Bithbhraiteoirí i Monatóireacht Shláinte an Duine

Sa lá atá inniu ann, tá aird shuntasach tarraingthe ag dearadh agus forbairt bithbhraiteoirí inchaite chun monatóireacht a dhéanamh ar shláinte an duine agus sa leigheas pearsantaithe. Is gléasanna leictreonacha iniompartha iad bithbhraiteoirí inchaite (WBS) a chomhtháthaíonn braiteoirí leis an gcorp daonna i bpaistí, lámhainní, éadaí agus ionchlannáin, rud a fhágann gur féidir sonraí a bhrath, a thaifeadadh agus a ríomh in vivo ag baint úsáid as gléasanna soghluaiste nó iniompartha, agus a chinntíonn aiseolas déthreo idir dochtúirí agus othair. Cuireann na gléasanna seo ar chumas marcóirí bithcheimiceacha éagsúla i sreabháin choirp an duine, amhail seile, allas, craiceann agus deora, a chainníochtú ar bhealach neamh-ionrach agus i bhfíor-am.

Le nuálaíocht agus dul chun cinn in eolaíocht na n-ábhar, chomh maith le forbairtí in innealtóireacht mheicniúil agus i dteicneolaíochtaí cumarsáide gan sreang, forbraíodh agus úsáideadh gléasanna inchaite éagsúla chun bithmharcóirí a phróiseáil agus a anailísiú go comhuaineach ar mhaithe le bainistíocht níos fearr ar chúram sláinte. Meastar go n-ardóidh díolacháin mhargadh na teicneolaíochta inchaite go $70 billiún faoi 2025 mar gheall ar a héascaíocht úsáide.

Comhdhéanta de dhá aonad feidhmiúla bhunúsacha atá bithbhraiteoir, eadhon “eilimint bhithaitheantais nó bithghabhdóir” (einsím, antashubstaint, DNA, aigéad núicléasach, peiptíd, etc.) agus trasduchtóir fisiceimiceach de chineál optúil, leictriceimiceach, piezaleictreach nó teirmeach. Tá an bithghabhdóir freagrach as an anailít sprice a aithint go roghnach, agus tá an trasduchtóir freagrach as teagmhas aitheantais bhithghabhadóra a thiontú ina chomhartha intomhaiste. Ina theannta sin, tá an bealach réitithe ag dul chun cinn i dteicneolaíochtaí bithbhraiteoirí chun feabhas a chur ar bhithbhraiteoirí inchaite nua-aimseartha le haghaidh monatóireacht neamh-ionrach i bhfeidhmeanna cúraim sláinte agus bithleighis.

Is saintréith de bhraiteoirí bithfhisiceacha inchaite é teagmháil a bheith acu leis an gcraiceann chun paraiméadair bhithfhisiceacha amhail brú fola, ráta croí agus teocht a thomhas i bhfíor-am; tá luach suntasach ag na paraiméadair sin i bhfeidhmeanna cúraim sláinte. Tá na braiteoirí bithfhisiceacha seo ar fáil ar an margadh agus in úsáid go forleathan ag tomhaltóirí. Ar an taobh eile, ós rud é nach bhfuil bithbhraiteoirí bithcheimiceacha ar an margadh fós in ainneoin an acmhainneacht shuntasaigh atá iontu, tá sé deacair an anailít ar díol spéise é a bhrath.

Tá sé ríthábhachtach a aithint go mbíonn bithbhraiteoirí inchaite nochta go díreach don chorp daonna; dá bhrí sin, meastar nár cheart dóibh aon riosca breise de chineál ar bith a chruthú do shláinte an duine. Dá bhrí sin, tá sé riachtanach go mbeadh an bithbhraiteoir inchaite bithchomhoiriúnach chun freagairt imdhíonachta a sheachaint, rud a fhágann gur fearr ábhair bhithchomhoiriúnacha do bhraiteoirí inchaite cliste.

Paistí eipideirmeacha chun bithmharcóirí meitibileacha a mhonatóiriú

Tá an-aird tarraingthe le déanaí ag comhtháthú gléasanna inchaite i seirbhísí sláinte pearsantaithe. Is féidir gléasanna inchaite a rangú mar oiriúintí inchaite (amhail uaireadóirí, lámhainní, etc.), fabraicí inchaite (t-léinte, stocaí, bróga), crua-earraí inchaite (spéaclaí agus clogaid), agus gléasanna céadfacha chun monatóireacht a dhéanamh ar shláinte. Le gléasanna beaga comhtháite agus dul chun cinn i dteicneolaíochtaí (micrileictreonaic agus cumarsáid gan sreang), tá braiteoirí bithcheimiceacha inchaite fite fuaite go domhain inár saol agus ina gcuid dhílis de; áfach, tá gá le tuilleadh forbartha amach anseo.

I measc na ngléasanna inchaite, is fiú aird a thabhairt ar phaistí eipideirmeacha, a forbraíodh ar bhealach solúbtha agus bunaithe ar mhicreabhreoslú chun anailís fhíorama a dhéanamh ar shamplaí allais. Tógtar an braiteoir seo ar fhoshraith phlaisteach sholúbtha ina bhfuil cainéal bíseach speisialta micreabhreoslaithe comhtháite le braiteoirí roghnacha ian; déanann an córas seo comhéadain idir an chomhpháirt braite agus is féidir leis allas a anailísiú ag baint úsáid as teicneolaíocht cláir chiorcaid phriontáilte (PCB). D’fhéadfadh an braiteoir tiúchan ian (H, Na, K, Cl+++−) agus ráta allais a mhonatóiriú, rud a éascaíonn tuilleadh monatóireacht ar dhálaí fiseolaíocha agus cliniciúla an duine ag baint úsáid as paraiméadair allais. Ina theannta sin, tá deis ann fós réiteach ama na mbraiteoirí a fheabhsú, rud a d’fhéadfadh éascaíocht agus táirgiúlacht ard a chur ar fáil sa déantúsaíocht.

Forbraíodh tionscadal nua le déanaí, ina bhfuil antasubstaintí a bhaineann go sonrach le cortisol (MX210 Ab) dochorraithe ar dhromchla nanastruchtúrtha insínte agus comhréireach, le brath impideiméadrach. Le leibhéal optamaithe tiúchana antashubstainte, cuireann an paiste teorainn braite de 1.0 pg mL−1 ar fáil le raon braite suas le 1 μg mL−1. Ceadaíonn an nanastruchtúr Au 3D mar leictreoid oibre an íogaireacht is airde, fiú má tá teorainn ag an mbraiteoir mar gheall ar éagobhsaíocht choimpléasc Ag-Ab agus easpa in-atáirgtheachta. Chun an imní thuas faoin éagobhsaíocht a shárú, forbraíodh polaiméir méarlorg móilíneach saorga (MIP), sintéisithe trí imoibriú comhpholaiméirithe, le haghaidh scagadh cortisol; tá roghnaíocht níos fearr ag MIPanna i leith cortisol mar phatrún, chomh maith le hin-inchúlaitheacht, stóinseacht agus in-atáirgtheacht. D’fhorbair an grúpa taighdeoirí céanna gléas ar a dtugtar “SKINTRONICS” freisin, atá úsáideach chun leibhéil struis a chinneadh trí bhrath leictreideirmeach ar fhreagairt ghalbhánach an chraicinn; is gléas ilchiseal é a chaitear ar feadh 7 n-uaire, le gnéithe solúbtha hibrideacha a chloíonn leis an gcraiceann agus a cheadaíonn sonraí a bhailiú i bhfíor-am.

Faoi láthair, tá paistí inchaite éagsúla nó ardáin braite a chomhéadann leis an gcraiceann á bhforbairt, rud a léiríonn aistriú fócais i dtreo braite solúbtha.

Braiteoirí inchaite solúbtha féinleighisithe

Faoi láthair, tá gléasanna leighis inchaite teoranta ó thaobh a stóinseachta de mar gheall ar éascaíocht damáiste do chomhpháirteanna an bhithbhraiteora, rud a athraíonn a bhfeidhm agus a laghdaíonn a bhfeidhmíocht, a seilfré agus a n-airíonna leictreonacha tuilleadh. Ní hamháin go gcaithfidh bithbhraiteoir inchaite idéalach, ilfheidhmeach agus bithfheidhmeach a fheidhmeanna leictreonacha a chothabháil, ach caithfidh airíonna féinleighisithe a bheith aige freisin chun a shaintréithe fisiceacha inmheánacha a chothabháil i gcás damáiste micromheicniúil beag.
Caithfidh tréithe féinleighisithe a bheith i ngléasanna leictreonacha inchaite a úsáidtear ar an gcraiceann gan aon spreagadh seachtrach (e.g. teas) chun a naisc mheicniúla agus leictreacha a athbhunú. Chuige sin, rinneadh staidéar ar roinnt braiteoirí solúbtha féinleighisithe atá bunaithe ar sheoltóirí agus ar pholaiméirí, ach in ainneoin na forbartha tapa i réimse na n-ábhar polaiméireach féinleighisithe, ní féidir ach cuid acu a úsáid i réimse na leictreonaice solúbtha inchaite.
Is féidir braiteoirí leictreonacha féinleighisithe a fhorbairt trí leachtanna ianacha a ionchorprú i gcainéil pholaiméireacha féinleighisithe, rud a sheachnaíonn cailliúint na leachtanna ianacha i staid réabtha de bharr na héifeachta ribeallaí. Tá tionscadal eile bunaithe ar chomhchodán seolta rubairíneach féinleighisithe, comhdhéanta de mhicrea-nicil neamhorgánach (μNi) agus cáithníní polaiméire orgánaí sármhóilíneacha a bhfuil meicníocht leighisithe leictreach agus mheicniúil acu, á tiomáint ag athchomhcheangal naisc hidrigine idir dromchlaí gearrtha. Forbraíodh cineál eile braiteora ag baint úsáid as braiteoir solúbtha dífhoirmithe le struchtúr ceapaire, monaraithe trí shraith nanashreanga airgid pholaiméireacha (AgNW) maisithe le hairíonna féinleighisithe a chur isteach idir sraitheanna PDMS (poladémheitilsileocsáin); soláthraíonn an dearadh seo cobhsaíocht agus leaisteachas maith. Ina theannta sin, foilsíodh roinnt tuairiscí cheana féin a thuar go bhféadfadh dul chun cinn a dhéanamh in ábhair nó i nana-chomhchodáin a úsáidtear i mbithbhraiteoirí inchaite.
Tá aird dhearfach tarraingthe ag braiteoirí de chineál hidreaglóthach i mbraiteoirí inchaite ardleibhéil mar gheall ar a n-airíonna meicniúla. Mar sin féin, is dúshlán fós é hidreaglóthach atá insínte agus seoltaí cosúil leis an gcraiceann a tháirgeadh, leis na tréithe sineirgisteacha inmhianaithe amhail leaisteachas, cumas méadaithe féinleighisithe agus feidhmíocht braite den scoth. Ina theannta sin, in ainneoin na dtréithe tábhachtacha atá ag hidreaglóthacha, is constaicí móra iad leochaileacht agus neart íseal na hidreaglóthach ina bhfeidhmeanna breise i ngléasanna inchaite. Is féidir na fadhbanna seo a shárú le straitéisí amhail líonraí dúbailte agus idirchisealacha, mar hidreaglóthacha dúbailte, hidreaglóthacha bunaithe ar nana-chomhchodáin (NC), agus hidreaglóthacha dúbailte trasnasctha a bhfuil airíonna meicniúla láidre agus cobhsaíocht acu faoi dhálaí foircneacha.