W Szwajcarii stworzono czujnik, który wszczepiony pod skórę jest w stanie kontrolować kilka parametrów życiowych równocześnie. Kilka lat temu pisałem o takich czujnikach jak o dalekiej przyszłości.

Czujnik, a właściwie elektroniczny chip, powstał w laboratoriach politechniki w Lozannie EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne). Ma wielkość paznokcia w małym palcu i nie trzeba wymieniać mu baterii. Ładuje się go przez indukcję, przez skórę. Wszystko, co zbada i zmierzy, przesyła bezprzewodowo do smartfona. Jest to bodaj pierwsze urządzenie tego typu, które może być wykorzystywane komercyjnie u pacjentów. Poprzednie konstrukcje nie były co prawda większe, ale miały ogromną wadę – badały tylko jeden parametr, tylko jedną zmienną. Ten równocześnie rejestruje ich kilka.

Od czego się zaczęło?

Czujnik, o którym mowa, wpisuje się w rozwój dziedziny zwanej nanotechnologią. Co prawda urządzenia nano są znacznie, znacznie mniejsze, ale bardzo szybki wyścig do miniaturyzacji zawdzięczamy właśnie nanotechnologii. Za ojca tej dziedziny uważany jest genialny fizyk Richard Feynman. Uczestniczył w pracach nad budową pierwszej bomby atomowej (projekt Manhattan), a po wojnie pracował na najlepszych uniwersytetach amerykańskich. Zajmował się kwantową teorią pola i grawitacji, fizyką cząstek i nadprzewodnictwem. To on jako pierwszy podał koncepcję komputera kwantowego i – w 1960 roku – zapowiedział powstanie nowej dziedziny nauki – nanotechnologii. W 1965 r. otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki. Feynman wielokrotnie zwracał uwagę na to, że przyszłość będzie nano, że zrozumienie tego, co dzieje się w nanoświecie, świecie na poziomie pojedynczych cząstek i atomów, będzie kluczowe dla naszego przyszłego rozwoju.

Trudno oczywiście dokładnie określić, kiedy nanotechnologia rzeczywiście powstała, ale nie ma wątpliwości, że wiele dziedzin przemysłu coraz chętniej zwraca głowę w kierunku ekstremalnej miniaturyzacji. Jedną z dziedzin, które robią to szczególnie często, jest medycyna. Nanomedycyna dzisiaj rozwija się w dwóch kierunkach. Jeden to próby (coraz częściej udane) stworzenia nanocząsteczek, które będą nośnikami leków, a nawet genów. Wnikając do organizmu, będą uwalniać przenoszony czynnik dokładnie w tym miejscu i dokładnie o tym czasie, jaki jest optymalny. Drugi kierunek to nanosensory. Te mogą być wykorzystywane nie tylko w medycynie, ale także na przykład w ochronie środowiska. Dobrym przykładem jest nanosensor służący do analizy krwi. Z zewnątrz wygląda jak siateczka z ogromną ilością otworów. W rzeczywistości to mikroskopijne kanaliki krzemowe, w których znajdują się przeciwciała wyłapujące komórki nowotworowe. Analiza przeciwciał pozwala stwierdzić, czy w krwi znajdują się komórki rakowe, a jeżeli tak, to ile i jakie. Taka informacja nie może być pozyskana w trakcie standardowej analizy, bo komórek nowotworowych w krwi jest bardzo mało. Co ciekawe, testowana metoda jest dużo tańsza niż dzisiaj stosowane, a do analizy wystarczy jedna, dosłownie, kropla krwi.

Myszy już mają

Nanomedycyna jednoznacznie kojarzy się jednak z budową nanorobotów, które wpuszczone do ludzkiego krwiobiegu będą nie tylko monitorowały funkcje życiowe, ale także reagowały na stany kryzysowe organizmu. Te skojarzenia – przynajmniej na razie – są całkowicie chybione. Co nie znaczy oczywiście, że prace nad miniaturyzacją robotów nie są prowadzone. Już dzisiaj tworzone są roboty, których rozmiary umożliwiają użycie ich w rzeczywistych warunkach szpitalnych. Na przykład kapsułka monitorująca wnętrze układu trawiennego skonstruowana przez japońską firmę Denso Research jest wielkości standardowej tabletki. Jest wyposażona we własne zasilanie i kamerę CCD wysokiej rozdzielczości oraz urządzenie do przesyłania informacji drogą radiową do urządzenia bazowego. Po połknięciu „kapsułka endoskopowa” przekazuje wysokiej jakości obraz w czasie rzeczywistym. Nie ma własnego napędu, porusza się pod wpływem… siły grawitacji i perystaltyki jelit. Ale na rynku są już urządzenia niewiele większe, które mogą poruszać się samodzielnie, choć na razie jeszcze nie w układzie krwionośnym. Kilka lat temu na jednej z konferencji nanotechnologicznych pokazano nanosilnik, który jest mniejszy od główki od szpilki. Jego koła napędowe były 100 razy cieńsze niż kartka papieru, a ich średnica mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Silnik obracał się z częstotliwością jednego obrotu na sekundę i teoretycznie mógłby być elementem systemu napędowego jakiegoś małego urządzenia pływającego. Zanim te powstaną, miną jeszcze lata. Wcześniej do medycyny wejdą inteligentne czujniki, które być może będą wszczepiane pod skórę na dłuższy czas osobom o podwyższonym ryzyku zdrowotnym. Takim czujnikiem jest wspomniany sensor stworzony w Lozannie. Ma wielkość poniżej centymetra i w czasie rzeczywistym monitoruje obecność oraz stężenie kilku molekuł. Może badać odczyn (pH), temperaturę, ale przede wszystkim cholesterol, glukozę, poziom tlenu oraz stężenie przynajmniej kilku leków. To ostatnie będzie szczególnie ważne dla osób, które z powodu swojej choroby muszą regularnie zażywać jakieś medykamenty. Ich przedawkowanie jest wtedy bardzo łatwe. Pełna kontrola nad poziomem substancji czynnej we krwi jest bardzo istotna. Sensor został przetestowany na myszach, a testy kliniczne na ludziach rozpoczną się za kilka lat.