Μια νέα, μη επεμβατική τεχνολογία φέρνει ριζικές αλλαγές στον τρόπο που οι γιατροί μπορούν να παρακολουθούν τα επίπεδα νατρίου στο αίμα, χωρίς να απαιτείται καμία αιμοληψία. Ερευνητές παρουσίασαν ένα καινοτόμο σύστημα που συνδυάζει ακτινοβολία σε συχνότητα τεραχέρτζ και οπτοακουστική ανίχνευση, επιτρέποντας ακριβείς μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο, ακόμα και μέσα από το ανθρώπινο δέρμα.
Η πρωτοποριακή αυτή εξέλιξη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Optica και αποτελεί το αποτέλεσμα εργασίας ομάδας επιστημόνων με επικεφαλής τον Zhen Tian από το Tianjin University στην Κίνα. Όπως εξηγεί ο Tian, το σύστημα όχι μόνο καταφέρνει να παρακάμψει την παρεμβολή που προκαλεί το νερό – ένα από τα μεγαλύτερα τεχνικά εμπόδια στη χρήση ακτινοβολίας τεραχέρτζ στη βιοϊατρική – αλλά επιτυγχάνει και τη σε βάθος ανίχνευση ιόντων νατρίου μέσα στο σώμα.
Η ακτινοβολία τεραχέρτζ ανήκει σε μια περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος μεταξύ των μικροκυμάτων και της μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας. Είναι ιδανική για ιατρικές εφαρμογές καθώς έχει χαμηλή ενέργεια, δεν βλάπτει τους ιστούς και είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη σε δομικές και λειτουργικές αλλαγές των βιολογικών μορίων. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, η χρήση της περιοριζόταν λόγω της ισχυρής απορρόφησης από το νερό, κάτι που καθιστούσε δύσκολη τη μελέτη ζωντανών ιστών.
Η λύση που προτείνουν οι επιστήμονες βασίζεται στην οπτοακουστική τεχνολογία. Σε αυτή, οι ακτίνες τεραχέρτζ διαπερνούν τον ιστό και απορροφώνται από τα μόρια νατρίου που βρίσκονται σε σύνδεση με μόρια νερού στο αίμα. Η απορρόφηση αυτή προκαλεί δονήσεις, οι οποίες μετατρέπονται σε ηχητικά κύματα και ανιχνεύονται με υπερηχητικό αισθητήρα. Έτσι, η τεραχέρτζ ενέργεια μεταφράζεται σε ακουστικό σήμα, το οποίο επιτρέπει ακριβείς μετρήσεις.
Η τεχνολογία αυτή δοκιμάστηκε αρχικά σε πειράματα με ποντίκια, όπου κατέγραψε αυξομειώσεις στα επίπεδα νατρίου μέσα σε αγγεία κάτω από το δέρμα, με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου και διάρκεια παρακολούθησης άνω των 30 λεπτών. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο αυτί των πειραματόζωων, όπου η επιφάνεια του δέρματος είχε ψυχθεί στους 8 °C, ώστε να μειωθεί το φόντο του σήματος που οφείλεται στο νερό.
Στη συνέχεια, η ίδια μέθοδος εφαρμόστηκε σε δείγματα ανθρώπινου αίματος, επιτυγχάνοντας γρήγορο και ακριβή διαχωρισμό ανάμεσα σε υψηλά και χαμηλά επίπεδα νατρίου. Το πιο εντυπωσιακό, όμως, ήταν ότι η τεχνολογία κατάφερε να μετρήσει τα επίπεδα νατρίου και σε ζωντανούς ανθρώπους, ανιχνεύοντας σήμα από τα αιμοφόρα αγγεία των χεριών – χωρίς την ανάγκη για καμία διείσδυση ή ψύξη.
Ο Zhen Tian υπογραμμίζει ότι πρόκειται για μια σημαντική πρόοδο όχι μόνο για την παρακολούθηση του νατρίου, αλλά και για τη συνολική εξέλιξη της βιοϊατρικής τεχνολογίας. Η τεχνολογία αυτή, εξηγεί, έχει τη δυνατότητα να ανιχνεύσει και άλλες βιοχημικές ουσίες – όπως γλυκόζη, πρωτεΐνες ή ένζυμα – μέσω των μοναδικών «αποτυπωμάτων» απορρόφησης που εμφανίζουν στην περιοχή των τεραχέρτζ.
Οι εφαρμογές μιας τέτοιας καινοτομίας είναι πολυάριθμες. Από τη συνεχή παρακολούθηση ασθενών με διαταραχές υγρών και ηλεκτρολυτών, μέχρι την έγκαιρη πρόβλεψη νευρολογικών επιπλοκών από απότομες μεταβολές στα επίπεδα νατρίου, η τεχνολογία υπόσχεται να φέρει επανάσταση στις διαγνώσεις χωρίς επώδυνες και συχνές αιμοληψίες.
Παρότι τα πρώτα αποτελέσματα είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, η ερευνητική ομάδα αναγνωρίζει ότι απαιτείται περαιτέρω ανάπτυξη για την πλήρη προσαρμογή της τεχνολογίας στη χρήση από ανθρώπους. Ένας από τους στόχους είναι ο εντοπισμός ιδανικών σημείων στο ανθρώπινο σώμα – όπως το εσωτερικό του στόματος – που να επιτρέπουν την ψύξη και την ενίσχυση του σήματος, με ελάχιστη παρεμβολή από το νερό. Παράλληλα, εξετάζονται εναλλακτικές τεχνικές επεξεργασίας σήματος που θα μπορούσαν να εξαλείψουν το φόντο του νερού χωρίς ανάγκη για ψύξη, κάνοντας την τεχνολογία ακόμη πιο εύχρηστη στην κλινική πράξη.
[via]
