Američtí vědci vedení Pedrem Irazoquim z Purdue University představili na mezinárodní konferenci ve francouzském Lyonu špičkovou technologii určenou ke kontrole nástupu epileptických záchvatů. Nejdůležitější část představuje čidlo určené k voperování pod kůži na hlavě pacienta trpícího epilepsií.
Vysoce citlivý a přitom energeticky nesmírně úsporný senzor je jen třikrát silnější než lidský vlas. Jeho úkolem je zaznamenávat aktivitu mozku. Tyto údaje sbírá prostřednictvím elektrod, jež jsou voperovány přímo do mozku a jsou s čidlem propojeny jemnými vodiči. Data z čidla zachytí přijímač, který bude pacient nosit s sebou.
Systém včasného varování
Epilepsie postihuje přibližně jednoho ze sta obyvatel naší planety. Zhruba třetině všech epileptiků nedokážou lékaři zajistit výraznější úlevu od choroby, protože nemocným nezabírají běžné léky. Některým pacientům pomohla technika hluboké mozkové stimulace, která ovlivňuje mozkové funkce působením elektrických impulzů, ovšem metoda je stále ve fázi testů.
„Když postihne epileptika záchvat, vykazuje určitá část jeho mozku abnormální aktivitu,“ vysvětluje Pedro Irazoqui. „Pokud budeme schopni najednou zaznamenávat signál z mnoha různých částí mozku, umožní nám to předvídat, kdy a kde se schyluje k záchvatu. A pak můžeme podniknout opatření, která nástupu záchvatu zabrání.“
Na parametry čidla mají vědci vysoké nároky. Musí přenášet velké objemy dat a nesmí přitom spotřebovávat mnoho energie. Irazoqui dokázal v posledním prototypu snížit potřebný příkon na třetinu. Objem přenášených dat přitom zvýšil desetkrát. Čidlo spotřebovává jen 8,8 miliwattu energie a je s to sbírat data z tisíce míst v mozku.
„Právě v tom jsou přednosti našeho čidla. Přenáší ohromný objem dat a „žere“ jen málo energie,“ říká Irazoqui. Malý příkon dovolil vědcům použít pro napájení čidla akumulátor velikosti malé mince, ten lze pacientovi voperovat pod kůži spolu s čidlem. Irazoqui plánuje, že první epileptici vyzkoušejí toto zařízení do dvou let.
Bez nežádoucích účinků
Ve spolupráci s kolegyní Jennou Rickusovou vyvíjí Pedro Irazoqui i „výkonnou“ část zařízení. Označují ji jako „živou elektrodu“. Jde o lidské neurony vypěstované na elektronickém „podkladu“. Když jsou neurony podrážděny slaboučkým elektrickým proudem, uvolní se z nich molekuly kyseliny gama-aminomáselné, které buňky samy syntetizují. Tato kyselina působí v mozku jako prostředník přenosu nervových vzruchů. Pokud je uvolněna do oblasti, kde se schyluje k neuronové bouři epileptického záchvatu, působí jako tišící lék.
„Neurony na živé elektrodě nám slouží jako jakási pumpa, která se sama plní účinnou látkou a uvolní ji na náš povel. Látka se dostává jen na ta místa, kde je jí opravdu třeba. Působí rychle a bez nežádoucích vedlejších účinků. Ty hrozí při současných metodách léčby, kdy se lék dostává do mozku krevním oběhem poté, co jej pacient spolkl v tabletě nebo jej dostal v injekci,“ vysvětluje Jenna Rickusová.
|
Čidlo pohlídá oko ohrožené zákalem |
|
Tým Pedra Irazoquiho z Purdue University vyvinul miniaturní čidlo, které bude hlídat tlak uvnitř oka u pacientů ohrožených zeleným očním zákalem. Při tomto onemocnění stoupá tlak uvnitř oka, a tím dochází k poškození zrakového nervu. Pokročilé onemocnění může člověka připravit o zrak. Lidé ohrožení zeleným zákalem chodí na pravidelné kontroly. V případě vzestupu nitroočního tlaku začnou užívat léky nebo se podrobí operaci, která tlak uvnitř oka sníží. „Problém je v tom, že tlak uvnitř oka může stoupnout během několika hodin a někdy i během minut. Při pravidelných půlročních kontrolách můžete mít normální tlak, ale mezi oběma kontrolami vám může tlak uvnitř oka stoupnout třeba na tři měsíce nad bezpečné hodnoty a poškozovat váš oční nerv. Proto pacient potřebuje průběžnou kontrolu tlaku v oku,“ říká Irazoqui. Vědci vyvinuli čidlo, které je určeno k voperování do stěny oka, průběžně snímá tlak a údaje o něm vysílá do přijímače mimo pacientovo tělo. Energie potřebná k napájení čidla je extrémně malá a pohybuje se ve zlomcích mikrowattu. První pacienti by měli dostat čidlo do oka během 18 měsíců. |
Vysoce citlivý a přitom energeticky nesmírně úsporný senzor je jen třikrát silnější než lidský vlas. Jeho úkolem je zaznamenávat aktivitu mozku. Tyto údaje sbírá prostřednictvím elektrod, jež jsou voperovány přímo do mozku a jsou s čidlem propojeny jemnými vodiči. Data z čidla zachytí přijímač, který bude pacient nosit s sebou.
Systém včasného varování
Epilepsie postihuje přibližně jednoho ze sta obyvatel naší planety. Zhruba třetině všech epileptiků nedokážou lékaři zajistit výraznější úlevu od choroby, protože nemocným nezabírají běžné léky. Některým pacientům pomohla technika hluboké mozkové stimulace, která ovlivňuje mozkové funkce působením elektrických impulzů, ovšem metoda je stále ve fázi testů.
„Když postihne epileptika záchvat, vykazuje určitá část jeho mozku abnormální aktivitu,“ vysvětluje Pedro Irazoqui. „Pokud budeme schopni najednou zaznamenávat signál z mnoha různých částí mozku, umožní nám to předvídat, kdy a kde se schyluje k záchvatu. A pak můžeme podniknout opatření, která nástupu záchvatu zabrání.“
Na parametry čidla mají vědci vysoké nároky. Musí přenášet velké objemy dat a nesmí přitom spotřebovávat mnoho energie. Irazoqui dokázal v posledním prototypu snížit potřebný příkon na třetinu. Objem přenášených dat přitom zvýšil desetkrát. Čidlo spotřebovává jen 8,8 miliwattu energie a je s to sbírat data z tisíce míst v mozku.
„Právě v tom jsou přednosti našeho čidla. Přenáší ohromný objem dat a „žere“ jen málo energie,“ říká Irazoqui. Malý příkon dovolil vědcům použít pro napájení čidla akumulátor velikosti malé mince, ten lze pacientovi voperovat pod kůži spolu s čidlem. Irazoqui plánuje, že první epileptici vyzkoušejí toto zařízení do dvou let.
Bez nežádoucích účinků
Ve spolupráci s kolegyní Jennou Rickusovou vyvíjí Pedro Irazoqui i „výkonnou“ část zařízení. Označují ji jako „živou elektrodu“. Jde o lidské neurony vypěstované na elektronickém „podkladu“. Když jsou neurony podrážděny slaboučkým elektrickým proudem, uvolní se z nich molekuly kyseliny gama-aminomáselné, které buňky samy syntetizují. Tato kyselina působí v mozku jako prostředník přenosu nervových vzruchů. Pokud je uvolněna do oblasti, kde se schyluje k neuronové bouři epileptického záchvatu, působí jako tišící lék.
„Neurony na živé elektrodě nám slouží jako jakási pumpa, která se sama plní účinnou látkou a uvolní ji na náš povel. Látka se dostává jen na ta místa, kde je jí opravdu třeba. Působí rychle a bez nežádoucích vedlejších účinků. Ty hrozí při současných metodách léčby, kdy se lék dostává do mozku krevním oběhem poté, co jej pacient spolkl v tabletě nebo jej dostal v injekci,“ vysvětluje Jenna Rickusová.
