Травмы не могут быть излечены без постоянного притока ключевого ингредиента крови – кислорода. В новом исследовании ученые создали накожный датчик, способный определить уровень кислорода в любой части организма.
Материалы и методы обследования
Новый гибкий датчик, разработанный инженерами из Калифорнийского университета в Беркли (University of California – Berkeley), может отображать уровни кислорода в крови на больших участках кожи, тканей и органов, что потенциально дает врачам новый способ контролировать заживляющие раны в реальном времени.
Новый датчик построен из массива чередующихся красных, инфракрасных органических светодиодов и органических фотодиодов, напечатанных на гибком материале. Ученые использовали датчик для отслеживания общих уровней кислорода, прикрепленный к коже лба добровольца, который дышал воздухом с постепенно более низкими концентрациями кислорода, подобно восхождению на высоту.
Результаты научной работы
«Когда вы слышите слово «оксиметр», вам приходят в голову название кислородных датчиков, пальцевого клипа», – сказал Ясир Хан (Yasser Khan) из Калифорнийского университета в Беркли. «Мы хотели бы показать, что оксиметры могут быть легкими, тонкими и гибкими».
Датчик, описанный в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, изготовлен из органической электроники, напечатанной на гибком пластике, который повторяет контуры тела. В отличие от пальцевых оксиметров, он может обнаруживать уровни кислорода в крови в девяти точках и может быть размещен в любом месте на коже. Исследователи говорят, что это устройство потенциально можно использовать для сопоставления оксигенации кожных трансплантатов или для контроля уровня кислорода в трансплантированных органах.
«Все медицинские приложения, которые используют мониторинг кислорода могут извлечь пользу из переносимого датчика», – говорит Ана Клаудия Ариас (Ana Claudia Arias). «Пациенты с диабетом, заболеваниями органов дыхания и даже апноэ во сне могут использовать датчик, который можно носить в любом месте, чтобы контролировать уровень кислорода в крови в режиме 24/7».
Существующие оксиметры используют светодиоды. Кровь богатая кислородом поглощает больше инфракрасного света, тогда как более темная, кислородная кровь поглощает больше красного света. Анализируя отношение проходящего света, датчики могут определить, сколько кислорода находится в крови.
Эти оксиметры работают только на участках тела, которые частично прозрачны, например, пальцы или мочки ушей, и могут измерять уровень кислорода в крови только в одной точке тела.
«Толстые области тела, такие как лоб, руки и ноги, едва пропускают видимый и ближний инфракрасный свет, что делает измерение оксигенации в этих местах действительно сложным», – сказал Хан.
В 2014 году Ариас с соавторами исследования показали, что печатные органические светодиоды могут использоваться для создания тонких гибких оксиметров для кончиков пальцев или мочек ушей. С тех пор они продвинули свою работу дальше, развивая способ измерения оксигенации в ткани с использованием отраженного света, а не проходящего света. Объединение двух технологий позволило им создать новый переносимый датчик, который может обнаруживать уровни кислорода в крови в любом месте тела.
Ученые обнаружили, что это устройство соответствует тем, которые используют стандартный оксиметр для пальцев. Они также использовали датчик для определения уровня кислорода в трех сетках на предплечье добровольца, носящего манжету давления.
Выводы
«После трансплантации хирурги могут измерить, все ли части органа получают кислород», – сказал Хан. «Этим датчиком можно измерить оксигенацию в разных местах организма».
Авторы другого исследования утверждают, что низкое содержание кислорода помогает при нейродегенеративных заболеваниях.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
