Маркировка без чипирования
Хранение медицинской информации под поверхностью кожи
Специализированный невидимый краситель, доставляемый вместе с вакциной, может обеспечить хранение истории вакцинации «на пациенте» для спасения жизней в регионах, где бумажные или цифровые записи недоступны.
Энн Трафтон | Офис новостей Массачусетского технологического института
Основная проблема кампаний по вакцинации в некоторых развивающихся регионах заключается в том, что там недостаточно инфраструктуры для хранения медицинских карт, поэтому часто нет простого способа определить, кому нужна конкретная вакцина или ревакцинация. Инженеры Массачусетского технологического института разработали способ хранения информации об истории вакцинации пациента под кожей с помощью невидимого красителя с квантовыми точками, который доставляется вместе с вакциной с помощью пластыря с микроиглами.
Примечание редактора: эта статья была обновлена, чтобы уточнить, что это исследование было разработано, чтобы помочь избежать предотвратимых смертей в тех частях мира, где бумажные или цифровые системы для хранения записей о вакцинации пациентов недоступны. Многие вакцины требуют введения нескольких доз через определенные промежутки времени; без точных записей люди могут не получить все необходимые дозы. Этот метод все еще находится на экспериментальной стадии и не используется для каких-либо текущих прививок, включая вакцины против Covid-19.
Ежегодно отсутствие вакцинации приводит к примерно 1,5 миллионам предотвратимых смертей, в основном в развивающихся странах. Одним из факторов, усложняющих кампании по вакцинации в этих странах, является то, что там мало инфраструктуры для хранения медицинских карт, поэтому часто нет простого способа определить, кому нужна конкретная вакцина.
Исследователи Массачусетского технологического института разработали новый способ записи истории вакцинации пациента: сохранение данных в образце красителя, невидимого невооруженным глазом, который вводится под кожу одновременно с вакциной.
«В регионах, где бумажные карты прививок часто теряются или вообще не существуют, а электронные базы данных не известны, эта технология может обеспечить быстрое и анонимное обнаружение истории вакцинации пациентов, чтобы гарантировать, что каждый ребенок вакцинирован», — говорит Кевин МакХью, бывший постдоктор Массачусетского технологического института, который сейчас является доцентом биоинженерии в Университете Райса.
Исследователи показали, что их новый краситель, состоящий из нанокристаллов, называемых квантовыми точками, может оставаться под кожей не менее пяти лет, излучая свет в ближнем инфракрасном диапазоне, который можно обнаружить с помощью специально оборудованного смартфона.
Макхью и бывший приглашенный ученый Лихонг Цзин являются ведущими авторами исследования , которое опубликовано сегодня в журнале Science Translational Medicine . Ана Якленец, научный сотрудник Института интегративных исследований рака им. Коха при Массачусетском технологическом институте, и Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте, являются старшими авторами статьи.
Несколько лет назад команда Массачусетского технологического института приступила к разработке метода записи информации о вакцинации таким образом, чтобы не требовалась централизованная база данных или другая инфраструктура. Многие вакцины, такие как вакцина против кори, эпидемического паротита и краснухи (MMR), требуют введения нескольких доз через определенные промежутки времени; без точных записей дети могут не получить все необходимые дозы.
«Чтобы защититься от большинства патогенов, необходимо сделать несколько прививок», — говорит Якленец. «В некоторых регионах развивающегося мира это может быть очень сложно сделать, поскольку не хватает данных о том, кто был вакцинирован и нужны ли им дополнительные прививки или нет».
Чтобы создать децентрализованную медицинскую карту пациента, исследователи разработали новый тип квантовых точек на основе меди, которые излучают свет в ближнем инфракрасном спектре. Точки имеют диаметр всего около 4 нанометров, но они инкапсулированы в биосовместимые микрочастицы, образующие сферы диаметром около 20 микрон. Эта инкапсуляция позволяет красителю оставаться на месте под кожей после инъекции.
Исследователи разработали свой краситель для доставки с помощью пластыря с микроиглами, а не с помощью традиционного шприца и иглы. В настоящее время разрабатываются такие пластыри для доставки вакцин от кори, краснухи и других заболеваний, и исследователи показали, что их краситель может быть легко включен в эти пластыри.
Микроиглы, используемые в этом исследовании, изготовлены из смеси растворимого сахара и полимера под названием ПВС, а также из красителя с квантовыми точками и вакцины. Когда пластырь наносится на кожу, микроиглы длиной 1,5 миллиметра частично растворяются, высвобождая свою полезную нагрузку в течение примерно двух минут.
Выборочно загружая микрочастицы в микроиглы, пластыри создают рисунок на коже, невидимый невооруженным глазом, но его можно сканировать с помощью смартфона, у которого удален инфракрасный фильтр. Пластырь можно настроить для нанесения различных узоров, соответствующих типу доставляемой вакцины.
«Возможно, когда-нибудь этот «невидимый» подход создаст новые возможности для хранения данных, биодатчиков и приложений для вакцин, которые могут улучшить предоставление медицинской помощи, особенно в развивающихся странах», — говорит Лангер.
Тесты с использованием кожи человеческого трупа показали, что модели квантовых точек могут быть обнаружены камерами смартфонов после пяти лет искусственного воздействия солнца.
Исследователи также проверили эту стратегию вакцинации на крысах, используя пластыри с микроиглами, которые доставляли квантовые точки вместе с вакциной против полиомиелита. Они обнаружили, что эти крысы генерировали иммунный ответ, аналогичный реакции крыс, которым вводили традиционную вакцину против полиомиелита.
«Это исследование подтвердило, что включение вакцины с красителем в пластыри с микроиглами не повлияло на эффективность вакцины или нашу способность обнаруживать краситель», — говорит Якленец.
В настоящее время исследователи планируют опросить медицинских работников в развивающихся странах Африки, чтобы получить информацию о наилучшем способе реализации этого типа ведения учета вакцинации. Они также работают над увеличением объема данных, которые могут быть закодированы в одном шаблоне, что позволит им включать такую информацию, как дата введения вакцины и номер партии партии вакцины.
Исследователи считают, что квантовые точки безопасны для такого использования, потому что они инкапсулированы в биосовместимый полимер, но они планируют провести дополнительные исследования безопасности, прежде чем тестировать их на пациентах.
«Хранение, доступ и контроль медицинских записей — важная тема со многими возможными подходами», — говорит Марк Праусниц, заведующий кафедрой химической и биомолекулярной инженерии в Технологическом институте Джорджии, не участвовавший в исследовании. «Это исследование представляет собой новый подход, при котором медицинская карта хранится и контролируется пациентом внутри кожи пациента минимально инвазивным и элегантным способом».
Исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс и грантом поддержки Института Коха (основным) от Национального института рака. Среди других авторов статьи Шон Северт, Маче Круз, Мортеза Сармади, Хапуарахчиге Суранги Джаявардена, Коллин Перкинсон, Фридрик Ларуссон, Светлана Роуз, Стефани Томасич, Тайлер Граф, Стефани Ценг, Джеймс Шугарман, Даниэль Власик, Мэтью Питерс, Нельс Петерсон, Лоуэлл. Вуд, Вэнь Тан, Чжихён Ём, Джо Коллинз, Филип Велкхофф, Ари Карчин, Меган Цзе, Мингюань Гао и Мунги Бавенди.
ДОЛЯ ЭТА НОВОСТНАЯ СТАТЬЯ О:
УПОМИНАНИЯ В ПРЕССЕ
Новости BBC
Репортер BBC News Лина Зельдович рассказывает, как исследователи Массачусетского технологического института разработали способ хранения истории вакцинации пациента под кожей с помощью пластырей с микроиглами. Микроиглы «не оставляют шрамов и менее инвазивны, чем обычные иглы — это все равно, что накладывать пластырь», — объясняет научный сотрудник Ана Якленец.
Полная история через BBC News →
Stat
Исследователи Массачусетского технологического института разработали метод хранения истории прививок под кожей пациента, сообщает Элизабет Куни для STAT . «Я надеюсь, что эта научная работа может когда-нибудь оказать существенное влияние на то, чтобы позволить пациентам в развивающихся странах получать правильные вакцины, когда это необходимо», — объясняет профессор Роберт Лангер.
Научный американец
В статье для журнала Scientific American Карен Вайнтрауб рассказывает о том, как исследователи Массачусетского технологического института разработали новые невидимые чернила, которые можно вводить под кожу пациента, оставляя запись об истории его вакцинации. «Если у нас нет надежных данных, искоренить болезнь действительно сложно», — объясняет научный сотрудник Ана Якленец.
Полная история через Scientific American →
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
- Документ: «Биосовместимые квантовые точки ближнего инфракрасного диапазона, доставленные на кожу пластырями с микроиглами, фиксируют вакцинацию»
- Лаборатория Лангера
- Институт Коха
- Кафедра химического машиностроения
- Школа инженерии
ПОХОЖИЕ ТЕМЫ
- Исследовательская работа
- Химическая инженерия
- Вакцина
- Институт Коха
- Школа инженерии
- Медицинская наука и технологии
- Лекарство
- Развивающиеся страны
- Квантовые точки
СТАТЬИ ПО ТЕМЕ
Однократная инъекция вакцины против вируса полиомиелита
Одна инъекция вакцины может нести много доз
Инженеры разрабатывают программируемые РНК-вакцины
Другие новости Массачусетского технологического института
Подготовка онлайн-учащихся со всего мира к переходу на экологически чистую энергию
Курс EDX MIT Energy Initiative предлагает студентам переосмыслить то, как мы эксплуатируем энергосистемы.
Нэнси Канвишер получает премию Национальной академии наук в области неврологии
Профессор и когнитивный нейробиолог, получивший признание за новаторскую работу в области функциональной организации человеческого мозга.
Почему головы комет зеленые, а хвосты нет?
Случайное открытие и любовь к спектроскопическим возмущениям приводят к решению загадки 90-летней давности.
РНК-вакцины легче проглатывать
Таблетка, которая высвобождает РНК в желудке, может предложить новый способ введения вакцин или лечения желудочно-кишечных заболеваний.
Ускорение поиска энергоэффективных материалов
Докторант Нина Андреевич сочетает методы спектроскопии и машинного обучения для выявления новых и ценных свойств материи.
Научная школа объявляет награду Infinite Expansion Awards 2022
Восемь постдоков и ученых-исследователей Школы наук отмечены наградами за вклад в работу Института.
Подробнее о новостях MIT в Массачусетском технологическом институте
Этот веб-сайт находится в ведении отдела новостей Массачусетского технологического института, входящего в состав Управления коммуникаций Массачусетского технологического института .
Новости по школам/колледжам:
- Школа архитектуры и планирования
- Школа инженерии
- Школа гуманитарных, гуманитарных и социальных наук
- Школа менеджмента Слоана Массачусетского технологического института
- Школа наук
- Вычислительный колледж Шварцмана Массачусетского технологического института