Implantasi Nirkabel Real-Time Menyediakan Pemantauan Oksigen Jaringan Dalam Miniatur

Insinyur telah menciptakan implantasi nirkabel kecil yang dapat memberikan pengukuran waktu nyata dari tingkat oksigen jaringan dalam di bawah kulit. Perangkat, yang lebih kecil dari ladybug rata-rata dan dipower oleh gelombang ultrasonik, membuka jalan untuk penciptaan berbagai sensor miniatur yang dapat melacak penanda biokimia kunci di dalam tubuh seperti pH atau karbon dioksida. Sensor ini suatu hari nanti dapat memberikan dokter dengan metode invasif minimal untuk memantau biokimia di dalam organ dan jaringan yang berfungsi.

Oksigen adalah komponen kunci untuk kemampuan sel untuk memanfaatkan energi dari makanan yang kita makan dan hampir semua jaringan di tubuh membutuhkan pasokan yang konstan untuk bertahan. Sebagian besar metode untuk mengukur oksigenasi jaringan hanya dapat memberikan informasi tentang apa yang terjadi di dekat permukaan tubuh. Itu karena metode ini bergantung pada gelombang elektromagnetik, seperti cahaya inframerah, yang hanya dapat menembus beberapa sentimeter ke dalam kulit atau jaringan organ. Meskipun ada jenis citra resonansi magnetik yang dapat memberikan informasi tentang oksigenasi jaringan dalam, mereka memerlukan waktu pemindaian yang panjang dan jadi tidak dapat memberikan data secara real-time.

Gelombang ultrasonik, yang merupakan bentuk suara dengan frekuensi terlalu tinggi untuk dideteksi oleh telinga manusia, dapat berjalan tanpa bahaya melalui tubuh pada jarak jauh yang lebih besar daripada gelombang elektromagnetik dan sudah menjadi dasar teknologi citra ultrasonik dalam medis.

Menyatukan sensor oksigen melibatkan integrasi baik sumber cahaya LED dan detektor optik ke dalam perangkat kecil serta merancang sekumpulan kontrol elektronik yang lebih rumit untuk mengoperasikan dan membaca output sensor. Jenis sensor oksigen ini berbeda dari oksimetri nadi yang digunakan untuk mengukur saturasi oksigen dalam darah. Sementara oksimetri nadi mengukur proporsi hemoglobin dalam darah yang dioksigenasi, perangkat baru ini mampu mengukur langsung jumlah oksigen dalam jaringan.

Satu aplikasi potensial dari perangkat ini adalah untuk memantau transplantasi organ karena dalam bulan setelah transplantasi organ, komplikasi vaskular dapat terjadi dan komplikasi ini dapat menyebabkan disfungsi graft. Ia juga dapat digunakan untuk mengukur hipoksia tumor, yang dapat membantu dokter membimbing radiasi kanker.

Pada bayi prematur, oksigen tambahan mungkin diperlukan tetapi dokter tidak memiliki pembacaan jaringan yang andal dari konsentrasi oksigen. Versi miniatur lebih lanjut dari perangkat ini dapat membantu mengelola paparan oksigen yang lebih baik pada bayi prematur di setting nursery perawatan intensif dan membantu meminimalkan beberapa konsekuensi negatif dari paparan oksigen berlebihan seperti retinopati prematur atau penyakit paru kronis.

Teknologi ini dapat lebih ditingkatkan dengan menyatukan sensor sehingga dapat bertahan jangka panjang di dalam tubuh. Meminimalkan lebih lanjut perangkat akan juga menyederhanakan proses implantasi, yang saat ini memerlukan bedah. Selain itu, platform optik dalam sensor dapat dengan mudah disesuaikan untuk mengukur biokimia lain di dalam tubuh. Dengan hanya mengubah platform yang dibangun untuk sensor oksigen, perangkat dapat dimodifikasi untuk mengukur, misalnya, pH, spesies reaktif oksigen, glukosa, atau karbon dioksida. Jika kemasan dapat dibuat lebih kecil, perangkat dapat diinjeksi ke dalam tubuh dengan jarum, atau melalui bedah laparoskopi, membuat proses implantasi lebih mudah lagi.