Unik lysfølende 3D-printet enhet kan hjelpe mennesker med lupus

Et team av ingeniører og leger ved University of Minnesota Twin Cities har designet en unik 3D-printet lysfølende medisinsk enhet som er plassert direkte på huden og gir tilbakemelding i sanntid for å korrelere lyseksponering med sykdomsoppbluss. Enheten kan hjelpe millioner av mennesker over hele verden med lupus og andre lysfølsomme sykdommer ved å gi tilgang til mer personlige behandlinger og informasjon for å finne ut hva som forårsaker symptomene deres.

Forskningen ble publisert i Avansert vitenskap, et tverrfaglig premium vitenskapelig tidsskrift med åpen tilgang. Forskerne har også arkivert patent på enheten, og teknologien er tilgjengelig for lisensiering.

Ifølge Lupus Foundation of America har rundt 1,5 millioner amerikanere, og minst 5 millioner mennesker over hele verden, en form for lupus. Lysfølsomhet er vanlig hos personer med lupus, og 40 til 70 prosent av personer med lupus finner ut at sykdommen deres blir verre av eksponering for sollys eller til og med kunstig lys innendørs. Symptomene på disse oppblussingene for pasienter med lupus inkluderer utslett, leddsmerter og tretthet.

“Jeg behandler mange pasienter med lupus eller relaterte sykdommer, og klinisk er det utfordrende å forutsi når pasientenes symptomer kommer til å blusse opp,” sa hudlege ved University of Minnesota Medical School Dr. David Pearson og medforfatter av studien. “Vi vet det ultrafiolett lys og i noen tilfeller synlig lyskan forårsake symptomer – både på huden og internt – men vi vet ikke alltid hvilke kombinasjoner av lysbølgelengder som bidrar til symptomene.”

Pearson hadde hørt om den banebrytende, tilpassede 3D-utskriften av bærbare enheter utviklet av professor Michael McAlpine og teamet hans i maskinteknikk ved University of Minnesota og kontaktet ham for å samarbeide om å finne en løsning på problemet hans.

McAlpines forskningsgruppe jobbet sammen med Pearson for å utvikle en første i sitt slag fullt 3D-printet enhet med en fleksibel UV-synlig lysdetektor som kunne plasseres på huden. Enheten er integrert med en spesialbygd bærbar konsoll for kontinuerlig å overvåke og korrelere lyseksponering til symptomer.

“Denne forskningen bygger på vårt tidligere arbeid der vi utviklet en fullstendig 3D-printet lys-emitterende enhet, men denne gangen i stedet for å sende ut lys, mottar den lys,” sa McAlpine, en medforfatter av studien og Kuhrmeyer Family Chair Professor i Institutt for maskinteknikk. “Lyset konverteres til elektriske signaler for å måle det, som i fremtiden kan korreleres med pasientens symptomer som blusser opp.”

McAlpine sa at det ikke var noen enkel oppgave å utvikle enheten. Den 3D-printede enheten består av flere lag med materialer trykt på en biokompatibel silikonbase. Lagene inkluderer elektroder og optiske filtre. Filtre kan byttes ut avhengig av bølgelengden til lyset som må vurderes. Forskerteamet brukte også sinkoksid å samle det ultrafiolette (UV) lyset og konvertere det til elektriske signaler. Enheten er montert på huden og en spesialbygd konsoll er festet for å fange og lagre dataene.

Forskerteamet har fått godkjenning til å begynne å teste enheten på mennesker og vil snart begynne å registrere deltakere i studien.

“Vi vet at disse enhetene fungerer i laboratoriet, men vårt neste skritt er egentlig å legge dem i hendene på pasienter for å se hvordan de fungerer i det virkelige liv,” sa Pearson. “Vi kan gi dem til deltakerne og spore hvilket lys de ble utsatt for og bestemme hvordan vi kan forutsi symptomer. Vi vil også fortsette å teste i laboratoriet for å forbedre enheten.”

McAlpine og Pearson sa at 3D-utskriftsprosessen er relativt rimelig og en dag kan gi enkel, rask tilgang til enheten uten de dyre produksjonsprosessene til tradisjonelle enheter.

“Det er ingen annen enhet som dette akkurat nå med dette potensialet for personalisering og så enkel fabrikasjon,” sa Pearson. “Drømmen ville være å ha en av disse 3D-printerne rett på kontoret mitt. Jeg kunne se en pasient og vurdere hvilke lysbølgelengder vi ønsker å evaluere. Så kunne jeg bare skrive det ut for pasienten og gi det til dem. Det kunne være 100 prosent personlig tilpasset deres behov. Det er der fremtidens medisin går.”

---

---