Henkilökohtainen terveyssiru

"Tavoitteenamme on tuoda anturit ja siru yhteen", sanoo biolääketieteen tekniikan professori Benjamin Miller, "jotta reaaliajassa saat kaiken sirussa tapahtuvan luettua systeemiä keskeytyksittä."

Rochesterin yliopiston tutkijat rakentavat tekniikkaa ennustamaan jänteen vammojen kulkua yksittäisillä potilailla – tietynlainen henkilökohtaisen lääketieteen muoto, joka johtaa tehokkaampiin hoitoihin.

Kolme Rochesterin yliopiston biolääketieteellistä tutkijaa ovat kehitelleet uudenlaista henkilökohtaista terveydenhoitoa. He kehittävät "organ on a chip" -tekniikkaa, jossa käytetään yksittäisen potilaan kudosnäytteitä jäljittelemään, kuinka sairaus tai vaiva voi esiintyä kyseisellä potilaalla - tässä tapauksessa arpia jännevammasta, varsinkin leikkauksen jälkeisiä vahinkoja korjattaessa.

Teknologia, jossa käytetään nanohuokoisten kalvojen ja fotonisensorien integraatiota, antaisi lääkäreille mahdollisuuden ennustaa paremmin, kehittyykö potilaalle heikentävää arpikudosta, ja jos, niin sitten määrittää, mikä terapeuttinen lääke toimii parhaiten kyseiselle potilaalle.

”Tämä tekniikka on todennäköisesti lääketieteen tulevaisuus. Jatkossa voit ajatella yksilöllistä siruilla tapahtuvaa lääketiedettä”, kertoo Hani Awad, ortopedian ja biolääketieteen professori.

Työ liittyy yhdysvaltain kansalliseen Clinical Trials on a Chip -ohjelmaan. Sen tavoitteena on kehittää eläviä ihmiskudoksia ja -soluja sekä elinten ja järjestelmien monimutkaisia biologisia toimintoja jäljitteleviä 3D-alustoja. Sellaisten ryhmällä voisi sitten paremmin selvittää millaisesta hoidosta potilaat hyötyvät ennen kliinisen hoidon aloittamista.

Rochesterin projekti on suunniteltu mallintamaan leikkauksen jälkeisten arpien muodostumista jänteissä. Väärällä tavalla edetessään arpeutuminen voi johtaa raajan tai nivelen heikompaan voimaan tai joustavuuteen tai jopa repeämiseen.

Sirulla tutkijat haluavat jäljitellä vaurioitumiskohdan jännekudoksen, tulehdussolujen ja mikroverisuoniston vuorovaikutusta. Lisäksi sirulle on integroitu mekaaninen toiminta jänteen pidentämiseksi ja se on eristetty veritilasta.

Teknisesti se perustuu erittäin pienikokoisiin, tasomaisiin anturirakenteisiin ja sisältää fotonisia rengasresonaattoreita ja 2D-fotonikiteitä. Anturit sijoitetaan lähikontaktiin elimen kanssa, minkä ansiosta tutkijat voivat mitata ei-invasiivisesti tulehdusvastetta osana erittyviä proteiineja.

Laite on uraauurtava myös muulla tavalla. Ylensä laboratoriomenetelmissä tutkimusnäyte kertoo vain sen hetkisen tilanteen ja näyte on sen jälkeen hyödytön. Tässä sirussa tutkimusta voi seurata reaaliajassa prosessin siitä häiriintymättä.

"Tavoitteena tämän apurahan loppuun mennessä on, että voimme ottaa soluja potilaalta ja sijoittaa niitä useisiin sirulaitteisiin, jotta voit tarkastella useita potentiaalisia hoitoja kerralla", toteaa fotonisten biosensoreiden ekspertti Benjamin Miller. "Oletetaan, että sinulla oli vamma ja jänteen korjaus, ja lääkäri haluaa tietää, mikä on paras hoito - ei yleisesti ottaen, vaan mikä on sinulle paras hoito. Sen me voimme selvittää. Se on todella siistiä."

Aiheesta aiemmin: 

Sydän sykkii mikrosirulla

3D-printattu sydänsiru