Implantovateľný senzor by mohol zvrátiť predávkovanie opiátmi

V roku 2023 zomrelo viac ako 100 000 Američanov na predávkovanie opiátmi. Najúčinnejším spôsobom, ako zachrániť niekoho, kto sa predávkoval, je podať liek nazývaný naloxón, ale osoba, ktorá sa predávkovala, nemôže vždy včas zastihnúť osobu, ktorá sa predávkovala.

Výskumníci z MIT a Brigham and Women’s Hospital vyvinuli nové zariadenie, o ktorom dúfajú, že pomôže odstrániť tieto oneskorenia a potenciálne zachráni životy ľudí, ktorí sa predávkujú. Zariadenie, veľké asi ako žuvačka, sa dá implantovať pod kožu, kde monitoruje srdcovú frekvenciu, frekvenciu dýchania a ďalšie vitálne funkcie. Keď zistí, že došlo k predávkovaniu, rýchlo pumpuje dávku naloxón.

V a štúdia uverejnená v časopise Zariadenievedci ukázali, že zariadenie dokáže úspešne zvrátiť predávkovanie u zvierat.

S ďalším vývojom vedci predpokladajú, že tento prístup by mohol poskytnúť novú možnosť, ako pomôcť predchádzať úmrtiam z predávkovania u vysoko rizikových skupín obyvateľstva, ako sú ľudia, ktorí už predávkovanie prežili.

„To by mohlo skutočne riešiť významnú neuspokojenú potrebu v populácii, ktorá trpí zneužívaním návykových látok a závislosťou od opiátov, pomôcť zmierniť predávkovanie, s počiatočným zameraním na vysoko rizikovú populáciu,“ hovorí Giovanni Traverso, docent strojárstvo na MIT, gastroenterológ z Brigham and Women’s Hospital a hlavný autor štúdie.

Hlavnými autormi článku sú Hen-Wei Huang, bývalý hosťujúci vedec MIT a v súčasnosti odborný asistent elektrotechniky elektronické inžinierstvo na Technologickej univerzite Nanyang v Singapure; Peter Chai, docent lekára urgentnej medicíny v Brigham and Women’s Hospital; SeungHo Lee, vedecký pracovník v Kochovom inštitúte MIT pre integrovaný výskum rakoviny; Tom Kerssemakers a Ali Imani, bývalí študenti magisterského štúdia v Brigham and Women’s Hospital; a Jack Chen, doktorand v strojárstve na MIT.

Implantovateľné zariadenie

Naloxón je antagonista opioidov, čo znamená, že sa naň môže viazať opioidné receptory a blokujú účinky iných opioidov vrátane heroínu a fentanylu. Liek, ktorý sa podáva injekčne alebo ako nosový sprej, dokáže obnoviť normálne dýchanie už v priebehu niekoľkých minút po podaní.

Mnohí ľudia sú však pri predávkovaní sami a nemusia dostať pomoc včas, aby si zachránili život. Navyše, s novou vlnou syntetických, účinnejších opioidov, ktoré zachvátili USA, predávkovania opioidmi môže byť rýchlejší a nepredvídateľný.

Aby sa to pokúsili prekonať, niektorí výskumníci vyvíjajú nositeľné zariadenia, ktoré dokážu odhaliť predávkovanie a podať naloxón, ale žiadne z nich sa zatiaľ nepreukázalo ako úspešné.

Tím MIT/BWH sa rozhodol navrhnúť implantovateľné zariadenie, ktoré by bolo menej objemné, poskytovalo by priamu injekciu naloxónu do podkožného tkaniva a eliminovalo potrebu, aby si pacient zapamätal, že ho má nosiť.

Zariadenie, s ktorým vedci prišli, obsahuje senzory, ktoré dokážu rozpoznať srdcovú frekvenciu, frekvenciu dýchania, krvný tlak a saturáciu kyslíkom. V an štúdia na zvieratáchvedci použili senzory na meranie všetkých týchto signálov a na presné určenie, ako sa menia počas predávkovania fentanylom.

Výsledkom bol jedinečný algoritmus, ktorý zvyšuje citlivosť zariadenia na presnú detekciu predávkovania opiátmi a odlíšenie od iných stavov, pri ktorých je dýchanie obmedzené, ako je spánkové apnoe.

Táto štúdia ukázala, že fentanyl najprv vedie k poklesu srdcovej frekvenciepo ktorom rýchlo nasleduje spomalenie dýchania. Meraním toho, ako sa tieto signály zmenili, vedci dokázali vypočítať bod, v ktorom by sa malo spustiť podávanie naloxónu.

„Najnáročnejším aspektom vývoja technického riešenia na zabránenie úmrtnosti z predávkovania je súčasne riešenie adherencie pacientov a ochoty prijať novú technológiu, boj proti stigme, minimalizovanie falošne pozitívnych detekcií a zabezpečenie rýchleho dodania protijedov,“ hovorí Huang.

„Naše navrhované riešenie rieši tieto nesplnené potreby vývojom miniaturizovaného robotického implantátu vybaveného viacsnímacími modalitami, možnosťami nepretržitého monitorovania, rozhodovaním na palube a…