PDF Basket
Bioczujniki mogą być prawdziwym przełomem w świecie medycyny. Po wszczepieniu do ciała pacjenta, urządzenia te mogą gromadzić dane na temat szeregu procesów biologicznych, dostarczając lekarzom i pacjentom wielu szczegółowych informacji.
Jedna z nich dotyczy poziomu cukru we krwi osób chorujących na cukrzycę. „Zastosowanie czujników jest nie tylko wygodniejsze i mniej bolesne niż nakłuwanie palców, ale także pozwala na pomiar poziomu glukozy w czasie rzeczywistym”, wyjaśnia Sabine Seisel, starsza badaczka z Uniwersytetu Ruhry w Bochum w Niemczech, która koordynowała projekt wraz ze swoim współpracownikiem Wolfgangiem Schuhmannem.
Zdaniem Seisel, dostęp do takich informacji pozwala pacjentowi skuteczniej utrzymywać średni poziom glukozy we krwi. Pomaga także w ograniczeniu ryzyka potencjalnie poważnych powikłań medycznych w perspektywie długoterminowej.
Dlaczego zatem diabetycy wciąż nakłuwają palce? Niestety, bioczujniki wciąż nie są idealne – przynajmniej na razie. „Po wszczepieniu bioczujnika organizm postrzega go jako ciało obce i zaczyna podejmować działania prowadzące do jego odizolowania, przez co po jakimś czasie staje się bezużyteczny", wyjaśnia Seisel.
Rozwiązanie tego problemu stanowi główny cel projektu ImplantSens. „Naszym celem było opracowanie trwałych wszczepialnych bioczujników monitorujących poziom glukozy”, dodaje Seisel.
Wyłączyć i włączyć ponownie
Większość bioczujników elektrochemicznych, takich jak te używane do pomiaru glukozy, składa się z elektrody pokrytej enzymem, który po wszczepieniu reaguje z glukozą we krwi pacjenta. Proces ten wywołuje reakcję elektrody, generując odczyt dla lekarza i pacjenta.
Gdy układ odpornościowy organizmu otoczy urządzenie, elektroda przestaje być w stanie stykać się z glukozą we krwi.
Rozwiązaniem tego problemu zaproponowanym przez zespół projektu ImplantSens jest przełącznik zasilania. „Ta funkcja pozwala nam włączać i wyłączać urządzenie, umożliwiając pomiar poziomu glukozy w krótkich seriach”, zauważa Seisel. „Choć czas pomiaru jest wystarczająco długi, aby móc uzyskać dokładny odczyt, przerwa między kolejnymi pomiarami pozwala na regenerację”.
To bardzo pobieżne przedstawienie zagadnienia – cały układ jest znacznie bardziej skomplikowany i wymaga starannego połączenia czujników, polimerów i enzymów. Każdy z tych elementów jest nadal rozwijany.
Szkolenie przyszłych naukowców
Świat potrzebuje nie tylko praktycznych bioczujników, ale także naukowców, którzy będą w stanie je opracować.
„Bioczujniki charakteryzują się olbrzymim potencjałem, a nasze prace skupiają się wyłącznie na jednej części jednego czujnika używanego do jednego rodzaju pomiaru”, zauważa Seisel. „Wykorzystanie pełnego potencjału tej technologii wymaga wykształcenia nowego pokolenia naukowców badających bioczujniki”.
Zespół projektu był świadomy tej potrzeby, dlatego dał 13 młodym naukowcom możliwość zdobycia praktycznego doświadczenia i wiedzy w zakresie bioczujników oraz dziedzin pokrewnych. „Naszym celem było zaoferowanie najlepszych możliwości szkolenia kolejnego pokolenia naukowców w obszarach, które są ważne teraz i będą ważne w przyszłości”, mówi Seisel.
Wśród zagadnień, na których skupiali się badacze, można wymienić elektrochemię, technologię bioczujników, modyfikację i wytwarzanie enzymów oraz integrację i badanie biourządzeń. Szkolenie charakteryzowało się szczególnym naciskiem na rozwój trwałych, stabilnych, wszczepialnych bioczujników monitorujących poziom glukozy.
Aby umożliwić dalszy rozwój karier młodych badaczy uczestniczących w projekcie, szkolenie obejmowało również umiejętności miękkie, takie jak komunikacja, popularyzacja wiedzy, kreatywne myślenie, samorozwój i przedsiębiorczość.
Badacze i nauka
Wartość globalnego rynku bioczujników jest obecnie szacowana na 26 miliardów euro. Spodziewany jest także jego szybki rozwój w nadchodzących latach. Aby zapewnić sobie konkurencyjność, Europa potrzebuje wysoko wykwalifikowanych naukowców z dogłębnym doświadczeniem w zakresie tej technologii.
Projekt ImplantSens, który został sfinansowany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”, zaspokaja właśnie tę potrzebę. Większość uczestników projektu uzyskała tytuł doktora w dziedzinie bioelektrochemii i znalazła zatrudnienie w roli badaczy na uczelniach oraz w przedsiębiorstwach zajmujących się bioczujnikami.
„W ramach projektu ImplantSens zadbaliśmy nie tylko o naukę, ale także o badaczy – naukowców, którzy będą realizować nowatorskie badania i innowacyjne rozwiązania potrzebne Europie do utrzymania pozycji wiodącej gospodarki opartej na wiedzy", podsumowuje Seisel.