Xiaoguang Dong, mechanikos inžinerijos docentas, vadovauja tyrėjų komandai, kuri sukūrė dirbtinių blakstienų sistemą, galinčią stebėti gleivių būklę žmogaus kvėpavimo takuose, kad būtų galima geriau nustatyti infekciją, kvėpavimo takų obstrukciją ar ligų, tokių kaip cistinė fibrozė (CF), sunkumą. , lėtinės obstrukcinės plaučių ligos (LOPL) ir plaučių vėžys.
Tyrimas buvo paskelbtas lapkričio 4 d PNAS straipsnyje „Sensorinės dirbtinės blakstienos kvėpavimo takų fiziologinių savybių stebėjimui in situ”.
Savo darbe tyrėjai pažymėjo, kad nuolatinis žmogaus kvėpavimo takų būklės stebėjimas yra labai svarbus norint laiku imtis veiksmų, ypač kai implantuojami kvėpavimo takų stentai, siekiant palengvinti centrinę kvėpavimo takų obstrukciją sergant plaučių vėžiu ir kitomis ligomis. Visų pirma, gleivių būklės yra svarbūs biologiniai žymenys, rodantys uždegimą ir stento praeinamumą, tačiau jas vis dar sunku stebėti. Dabartiniai metodai, pagrįsti kompiuterinės tomografijos vaizdavimu ir patikrinimu bronchoskopu, kelia pavojų dėl radiacijos ir nesugeba teikti nuolatinio realiojo laiko grįžtamojo ryšio už ligoninių ribų.
Imituodamas biologinių blakstienų jutimo gebėjimą, Dongas ir jo komanda sukūrė naują technologiją, skirtą gleivių sąlygoms, įskaitant klampumą ir sluoksnio storį, aptikti, kurie yra pagrindiniai ligos sunkumo biologiniai žymenys.
„Gleivių klampumo jutimo mechanizmas panaudoja išorinius magnetinius laukus, kad suaktyvintų magnetinį dirbtinį blakstieną ir pajustų jo formą naudojant lankstų deformacijos matuoklį“, – rašė mokslininkai. „Be to, mes pranešame apie dirbtinį blakstieną su talpos jutikliu, skirtu gleivių sluoksnio storiui, siūlančiu unikalų savaiminį kalibravimą, reguliuojamą jautrumą ir diapazoną – visa tai įgalina išoriniai magnetiniai laukai, kuriuos sukuria nešiojama magnetinė paleidimo sistema.
Tyrėjai išbandė metodą, naudodami jutiklius atskirai arba kartu su kvėpavimo takų stentu dirbtinėje trachėjoje ir avių trachėjoje. Jutimo signalai belaidžiu būdu perduodami į išmanųjį telefoną arba debesį tolesnei duomenų analizei ir ligų diagnostikai.
„Siūlomi jutimo mechanizmai ir prietaisai sudaro sąlygas stebėti gleivių būklę realiuoju laiku, palengvina ankstyvą ligos aptikimą ir įspėjimus apie stento praeinamumą, taip leidžiant laiku įsikišti ir pritaikyti individualią priežiūrą“, – teigiama tyrime.
Šis darbas buvo atliktas bendradarbiaujant su Vanderbilto universiteto medicinos centro fakulteto nariais Fabienu Maldonado, medicinos ir krūtinės chirurgijos profesoriumi; Caitlin Demarest, krūtinės chirurgijos docentė; ir Caglaras Oskay, Civilinės ir aplinkos inžinerijos katedros pirmininkas ir Cornelius Vanderbilt, inžinerijos profesorius. Yusheng Wang, pirmasis tyrimo autorius, yra trečio kurso mokslų daktaras. Mechanikos inžinerijos katedros studentas.
Šių metų pradžioje Nacionalinio sveikatos instituto (NIH) Nacionalinis biomedicininės vaizdų gavimo ir bioinžinerijos institutas (NIBIB) Dong buvo apdovanotas R21 „Trailblazer“ apdovanojimu, skirtu projektui „Belaidžiu būdu įjungiamas ciliarinis stentas minimaliai invaziniam blakstienų disfunkcijos gydymui. “
„Trailblazer R21“ apdovanojimas remia naujus ir ankstyvosios stadijos tyrėjus, vykdančius NIBIB labai dominančias tyrimų programas, gyvybės mokslų sąsajas su inžinerijos ir fiziniais mokslais.
