Unik lysfølende 3D-printet enhed kan hjælpe folk med lupus

Et team af ingeniører og læger ved University of Minnesota Twin Cities har designet en unik 3D-printet lysfølende medicinsk enhed, der placeres direkte på huden og giver feedback i realtid for at korrelere lyseksponering med sygdomsopblussen. Enheden kan hjælpe millioner af mennesker verden over med lupus og andre lysfølsomme sygdomme ved at give adgang til mere personlige behandlinger og oplysninger for at bestemme, hvad der forårsager deres symptomer.

Forskningen blev offentliggjort i Advanced Science , et tværfagligt videnskabeligt videnskabeligt tidsskrift med åben adgang. Forskerne har også indgivet patent på enheden, og teknologien er tilgængelig for licensering.

Ifølge Lupus Foundation of America har omkring 1,5 millioner amerikanere og mindst 5 millioner mennesker på verdensplan en form for lupus. Lysfølsomhed er almindelig hos mennesker med lupus, hvor 40 til 70 procent af mennesker med lupus finder ud af, at deres sygdom forværres af udsættelse for sollys eller endda kunstigt lys indendørs. Symptomerne på disse opblussen for patienter med lupus omfatter udslæt, ledsmerter og træthed.

"Jeg behandler mange patienter med lupus eller relaterede sygdomme, og klinisk er det udfordrende at forudsige, hvornår patienternes symptomer vil blusse op," siger dermatolog ved University of Minnesota Medical School Dr. David Pearson og medforfatter af undersøgelsen. "Vi ved, at ultraviolet lys og i nogle tilfælde synligt lys kan forårsage opblussen af ​​symptomer - både på deres hud såvel som internt - men vi ved ikke altid, hvilke kombinationer af lysbølgelængder, der bidrager til symptomerne."

Pearson havde hørt om den banebrydende, skræddersyede 3D-printning af bærbare enheder udviklet af professor Michael McAlpine og hans team i maskinteknik ved University of Minnesota og kontaktede ham for at samarbejde om at finde en løsning på hans problem.

McAlpines forskergruppe arbejdede sammen med Pearson om at udvikle en første af sin slags fuldt 3D-printet enhed med en fleksibel UV-synlig lysdetektor, der kunne placeres på huden. Enheden er integreret med en specialbygget bærbar konsol til kontinuerligt at overvåge og korrelere lyseksponering til symptomer.

"Denne forskning bygger på vores tidligere arbejde, hvor vi udviklede en fuldt 3D-printet lysemitterende enhed, men denne gang i stedet for at udsende lys, modtager den lys," sagde McAlpine, en medforfatter af undersøgelsen og Kuhrmeyer Family Chair Professor i Institut for Maskinteknik. "Lyset konverteres til elektriske signaler for at måle det, som i fremtiden så kan korreleres med patientens symptomer, der blusser op."

McAlpine sagde, at det ikke var nogen let opgave at udvikle enheden. Den 3D-printede enhed består af flere lag af materialer printet på en biokompatibel silikonebase. Lagene omfatter elektroder og optiske filtre. Filtre kan udskiftes afhængigt af lysets bølgelængde, der skal vurderes. Forskerholdet brugte også zinkoxid til at indsamle det ultraviolette (UV) lys og konvertere det til elektriske signaler. Enheden er monteret på huden, og en specialbygget konsol er fastgjort til at fange og gemme dataene.

Forskerholdet har modtaget godkendelse til at begynde at teste enheden på mennesker og vil snart begynde at tilmelde deltagere i undersøgelsen.

"Vi ved, at disse enheder fungerer i laboratoriet, men vores næste skridt er virkelig at lægge dem i hænderne på patienterne for at se, hvordan de fungerer i det virkelige liv," sagde Pearson. "Vi kan give dem til deltagerne og spore, hvilket lys de blev udsat for og bestemme, hvordan vi kan forudsige symptomer. Vi vil også fortsætte med at teste i laboratoriet for at forbedre enheden."

McAlpine og Pearson sagde, at 3D-printningsprocessen er relativt billig og en dag kan give nem, hurtig adgang til enheden uden de dyre fremstillingsprocesser for traditionelle enheder.

"Der er ingen anden enhed som denne lige nu med dette potentiale for personalisering og så let fremstilling," sagde Pearson. "Drømmen ville være at have en af ​​disse 3D-printere lige på mit kontor. Jeg kunne se en patient og vurdere, hvilke lysbølgelængder vi vil evaluere. Så kunne jeg bare printe det ud til patienten og give det til dem. Det kunne være 100 procent personliggjort til deres behov. Det er der, fremtidens medicin går." + Udforsk yderligere

Forskere udvikler den første fuldt 3D-printede, fleksible OLED-skærm