Bildquelle: Xiaoxiang Gao / Jacobs School of Engineering at UC San Diego (CC BY 2.0)
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Sensorpflaster erleichtert Überwachung von Risikopatienten
Ein photoakustischer Sensor von Forschern der University of California, San Diego, der wie ein Pflaster am Finger oder an anderen Stellen des Körpers getragen wird, könnte Ärzten künftig helfen, Tumore, Organfehlfunktionen, Hirn- oder Darmblutungen und andere Krankheiten zu diagnostizieren.
Er identifiziert laut den Forschern Biomoleküle in tiefen Geweben, einschließlich Hämoglobin. Das gibt Medizinern einen beispiellosen Zugang zu wichtigen Infos, die dabei helfen, lebensbedrohliche Zustände zu erkennen. Die Wissenschaftler stellen das System im Fachjournal Nature Communications vor. "Menge und Ort des Hämoglobins im Körper liefern wichtige Infos über den Blutfluss und die Akkumulation von Blut an bestimmten Orten. Unser Gerät zeigt großes Potenzial für die engmaschige Überwachung von Hochrisikogruppen und ermöglicht rechtzeitige Interventionen in dringenden Situationen", sagt Forschungsleiter Sheng Xu.
Bildquelle: Gao et al., Nature Communications 2022 (CC BY 4.0)
Das neue Pflaster ermöglicht eine nichtinvasive Langzeitüberwachung und eine 3D-Kartierung von Hämoglobin mit einer räumlichen Auflösung im Submillimeterbereich in tiefen Geweben bis zu Zentimetern unter der Haut. Es erreicht einen hohen Kontrast zu anderen Geweben. Aufgrund seiner optischen Selektivität kann es das Spektrum der nachweisbaren Moleküle erweitern, indem es verschiedene Laserdioden mit unterschiedlichen Wellenlängen sowie seine potenziellen klinischen Anwendungen integriert.
Mit seinen Laserpulsen mit geringer Leistung ist [das Pflaster] viel sicherer als Röntgentechniken mit ionisierender Strahlung
Hongjie Hu
Das Pflaster ist mit Arrays von Laserdioden und piezoelektrischen Wandlern in einer weichen Silikonpolymermatrix ausgestattet. Laserdioden emittieren gepulste Laser in das Gewebe. Biomoleküle im Gewebe absorbieren die optische Energie und strahlen akustische Wellen in die umgebenden Medien. "Piezoelektrische Wandler empfangen die akustischen Wellen, die in einem elektronischen System verarbeitet werden, um die räumliche Kartierung der wellenemittierenden Biomoleküle zu rekonstruieren", sagt Xiaoxiang Gao, Postdoc in Xus Labor.
Der neue Sensor ist damit eine Alternative zu MRT und Röntgen-CT - Methoden, die sich nur zu Momentaufnahmen eignen, jedoch nicht zur kontinuierlichen Überwachung von Risikopatienten. "Mit seinen Laserpulsen mit geringer Leistung ist es auch viel sicherer als Röntgentechniken mit ionisierender Strahlung", sagt Hongjie Hu, ebenfalls Postdoc in der Xu-Gruppe. Derzeit sei die Auswert-Einheit, die auch die Energie für Laserdioden und Wandler liefert, noch relativ sperrig. Sie zu verkleinern ist das nächste Ziel der Bioingenieure.
Quelle: University of California, San Diego/pressetext
29.12.2022
