L’esclusivo dispositivo di rilevamento della luce stampato in 3D potrebbe aiutare le persone con lupus
Il dispositivo fornisce dati in tempo reale per un trattamento più personalizzato
Un team di ingegneri e medici dell’Università del Minnesota Twin Cities ha progettato un esclusivo dispositivo medico sensibile alla luce stampato in 3D che viene posizionato direttamente sulla pelle e fornisce feedback in tempo reale per correlare la luce esposizione con riacutizzazioni di malattie. Il dispositivo potrebbe aiutare milioni di persone in tutto il mondo con lupus e altre malattie fotosensibili fornendo accesso a trattamenti e informazioni più personalizzati per determinare quali sono le cause dei loro sintomi.
La ricerca è stata pubblicata su Advanced Science , una rivista scientifica interdisciplinare premium open access. I ricercatori hanno anche depositato un brevetto sul dispositivo e la tecnologia è disponibile per la licenza.
Secondo la Lupus Foundation of America, circa 1,5 milioni di americani e almeno 5 milioni di persone in tutto il mondo hanno una forma di lupus. La sensibilità alla luce è comune nelle persone con lupus con il 40-70% delle persone con lupus che scopre che la loro malattia è aggravata dall’esposizione alla luce solare o persino alla luce artificiale all’interno. I sintomi di queste riacutizzazioni per i pazienti con lupus includono eruzioni cutanee, dolori articolari e affaticamento.
“Tratto molti pazienti con lupus o malattie correlate e clinicamente è difficile prevedere quando i sintomi dei pazienti aumenteranno”, ha affermato David Pearson, dermatologo della University of Minnesota Medical School e coautore dello studio. “Sappiamo che la luce ultravioletta e, in alcuni casi, la luce visibile, possono causare riacutizzazioni dei sintomi, sia sulla pelle che internamente, ma non sempre sappiamo quali combinazioni di lunghezze d’onda della luce contribuiscono ai sintomi”.
Pearson aveva sentito parlare della rivoluzionaria stampa 3D personalizzata di dispositivi indossabili sviluppata dal professore di ingegneria meccanica dell’Università del Minnesota Michael McAlpine e dal suo team e lo ha contattato per collaborare alla ricerca di una soluzione al suo problema.
Il gruppo di ricerca di McAlpine ha collaborato con Pearson per sviluppare un dispositivo unico nel suo genere completamente stampato in 3D con un rilevatore di luce UV visibile flessibile che potrebbe essere posizionato sulla pelle. Il dispositivo è integrato con una console portatile su misura per monitorare continuamente e correlare l’esposizione alla luce ai sintomi.
“Questa ricerca si basa sul nostro lavoro precedente in cui abbiamo sviluppato un dispositivo a emissione di luce completamente stampato in 3D, ma questa volta invece di emettere luce, sta ricevendo luce”, ha affermato McAlpine, coautore dello studio e Professore della Cattedra della famiglia Kuhrmeyer in il Dipartimento di Ingegneria Meccanica. “La luce viene convertita in segnali elettrici per misurarla, che in futuro possono quindi essere correlati alle riacutizzazioni dei sintomi del paziente”.
McAlpine ha affermato che lo sviluppo del dispositivo, tuttavia, non è stato un compito facile. Il dispositivo stampato in 3D è costituito da più strati di materiali stampati su una base di silicone biocompatibile. Gli strati includono elettrodi e filtri ottici. I filtri possono essere cambiati a seconda della lunghezza d’onda della luce che deve essere valutata. Il team di ricerca ha anche utilizzato l’ossido di zinco per raccogliere la luce ultravioletta (UV) e convertirla in segnali elettrici. Il dispositivo è montato sulla skin ed è collegata una console personalizzata per acquisire e archiviare i dati.
Guarda un video timelapse del dispositivo medico indossabile sensibile alla luce stampato in 3D .
Il team di ricerca ha ricevuto l’approvazione per iniziare a testare il dispositivo su soggetti umani e presto inizierà ad arruolare i partecipanti allo studio.
“Sappiamo che questi dispositivi funzionano in laboratorio, ma il nostro prossimo passo è metterli nelle mani dei pazienti per vedere come funzionano nella vita reale”, ha affermato Pearson. “Possiamo darli ai partecipanti e tenere traccia della luce a cui sono stati esposti e determinare come possiamo prevedere i sintomi. Continueremo anche i test in laboratorio per migliorare il dispositivo”.
McAlpine e Pearson hanno affermato che il processo di stampa 3D è relativamente a basso costo e un giorno potrebbe fornire un accesso facile e rapido al dispositivo senza i costosi processi di fabbricazione dei dispositivi tradizionali.
“Non c’è nessun altro dispositivo come questo in questo momento con questo potenziale di personalizzazione e una fabbricazione così facile”, ha detto Pearson. “Il sogno sarebbe avere una di queste stampanti 3D proprio nel mio ufficio. Potrei vedere un paziente e valutare quali lunghezze d’onda della luce vogliamo valutare. Quindi potrei semplicemente stamparlo per il paziente e darglielo. Potrebbe essere personalizzato al 100% in base alle loro esigenze. Ecco dove sta andando il futuro della medicina”.
Oltre a Pearson e McAlpine, il team di ricerca dell’Università del Minnesota includeva Xia Ouyang, Ruitao Su, Daniel Wai Hou Ng e Guebum Han del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università del Minnesota.
La ricerca è stata finanziata da una borsa di studio dell’Università del Minnesota Grant-in-Aid of Research, Artistry and Scholarship e una borsa di studio del programma di ricerca sugli investimenti accademici. Il supporto è stato fornito anche dall’Istituto nazionale di imaging biomedico e bioingegneria del National Institutes of Health. Parti di questo lavoro sono state condotte nel Minnesota Nano Center, che è supportato dalla National Science Foundation attraverso la National Nano Coordinated Infrastructure Network (NNCI).
Continua su https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202201275
