Невидимо вграждане на записи за ваксинация върху кожата?
Брутална технология за пластири с микроигли, използвани за доставяне на ваксини, може също да имплантира невидим запис на инжектирането под кожата, а историята на ваксинацията на дадено лице така да бъде известна със сигурност
С тази цел изследователи от Масачузетския технологичен институт отдавна работят по пластир с микроигли, съдържащи нанокристално багрило, което създава почти инфрачервени излъчващи точки под кожата. След това излъчваната светлина се засича от специално приложение на смартфон
Лепенките с микроигли могат да бъдат персонализирани, за да отпечатват различни модели, които съответстват на вида на ваксината, датата на приложение и производителя и номера на партидата на ваксината. Тази техника може да намали проблемите, свързани с липсата на стандартизирано водене на ваксинации в много региони на света. Целта на екипа била да разработи стабилна, евтина и лесна за използване платформа, която може да се прилага без затруднения по целия свят.
За своето проучване за доказване на концепцията, изследователите разработили боя, която е устойчива на фотоизбелване, техника за капсулиране на боята и дизайн на микроигла за оптимизиране на доставката под кожата. Багрилото, избрано в крайна сметка от екипа, е формулирано като колоидна квантова точка, наречена S10C5H. Тази формула запазва 13% от флуоресцентния си сигнал след излагане за период от пет години на симулирана слънчева светлина чрез пигментирани кожни проби със седем пъти интензитет на слънцето.
За да се подобри биосъвместимостта, квантовите точки биват капсулирани в микросфери. За да открият сигнали от една квантова точка, изследователите адаптират евтин смартфон, за да има възможност за получаване на изображения с помощта на инфрачервени лъчи. Модификациите включват премахване на стандартния късопропускащ филтър и добавяне на 850 nm дългопропускащи филтри, за да блокират както светлината на околната среда, така и светлината от LED осветление.
Водещите автори Кевин МакХю, Лихонг Джинг и колегите им анализират 50 форми на микроигла, за да идентифицират една, която осигурява дълбоко проникване в кожата на голям обем квантови точки в подреден слой и която е силно устойчива на механична повреда. Те избрират микроигла с височина 1500 µm, диаметър 300 µm и полуцилиндричен/полу-конус дизайн. Тази игла може да пробие кожата достатъчно дълбоко, без да се огъва или счупва.
Изискването за здравина на новите микроигли се различава значително от тези, разработени досега за доставяне на ваксини, които трябва само да разрушат водните бариери на кожата. Освен това пластирът, съдържащ микроиглите, трябва да бъде проектиран така, че да не причинява прекомерна болка и да има достатъчно разстояние, за да може всяка игла да действа независимо.
Изследователите тестват пластирите върху плъхове, прилагайки съдържащи квантови точки лепенки с микроигли в три различни модела и извършват наблюдение върху животните в продължение на девет месеца. Моделите със 120 игли са били видими в деня на приложение, намалявайки до 92% видимост след 24 седмици. Девет месеца след приложението, сигналът е 29 пъти по-висок от фоновия сигнал.
Екипът също използва система за машинно обучение (AlexNet), за да класифицира автоматично всеки модел с 210 изображения, придобити на две седмици в продължение на 30 седмици. Точността на класификацията остава над 98,4% през това време. „Тъй като нямаше тенденция към вероятност за по-ниска класификация на три, шест и девет месеца, изглежда, че моделите са стабилни…“, отбелязват изследователите. Системата за машинно обучение също се оказва ценна, когато се наблюдава липса на маркировки, затъмнени изображения или такива наблюдавани под необичаен ъгъл.
Прехвърлянето на тази технология в клиниката ще изисква допълнителни стъпки, включително предклинични проучвания за безопасност и токсикология, увеличаване на производството и първи проучвания при хора. Ако информацията за ваксината може да бъде предоставена съвместно с ваксината, вместо последователно, това би могло да намали разходите и да елиминира потенциалните грешки при прилагане на ваксини.
Въпреки това, ще бъде необходимо да се гарантира, че PMMA (Polymethylmethacrylate) капсулираните колоидни квантови точки не пречат на стабилния имунен отговор, генериран от интрадермалната доставка на антиген. „В крайна сметка ние вярваме, че тази невидима технология „в тялото“ отваря нови пътища за децентрализирано съхранение на данни и приложения за биоразпознаване, които биха могли да повлияят на начина, по който се предоставя медицинска помощ, особено в развиващия се свят“, заключават изследователите. В момента те работят за разработването на багрило, което ще бъде видимо повече от 10 години.
Източник: PhysicsWorld
