مک آلپاین، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد کرسی خانواده کوهرمایر در این باره می گوید: «این تحقیق بر اساس کار قبلی ما است که در آن یک دستگاه پرینت نوری کاملاً سه بعدی ایجاد کردیم، اما این بار به جای تابش نور، نور دریافت می کند. گروه مهندسی مکانیک. نور برای اندازه‌گیری به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شود، که در آینده می‌تواند با شعله‌ور شدن علائم بیمار مرتبط شود.
تیمی از مهندسان و پزشکان در دانشگاه شهرهای دوقلوی مینه‌سوتا یک دستگاه پزشکی حساس به نور با چاپ سه بعدی منحصربه‌فرد طراحی کرده‌اند که مستقیماً روی پوست قرار می‌گیرد و بازخورد بلادرنگ را برای ارتباط قرار گرفتن در معرض نور با شعله‌ور شدن بیماری ارائه می‌دهد. این دستگاه می‌تواند به میلیون‌ها نفر از مبتلایان به لوپوس و سایر بیماری‌های حساس به نور در سراسر جهان کمک کند تا به درمان‌ها و اطلاعات شخصی‌تر دسترسی داشته باشند تا مشخص شود چه چیزی باعث علائم آنها می‌شود.
تیم تحقیقاتی تاییدیه ای برای شروع آزمایش این دستگاه بر روی افراد انسانی دریافت کرده است و به زودی ثبت نام شرکت کنندگان در مطالعه را آغاز خواهد کرد.
مک آلپاین گفت که توسعه این دستگاه کار آسانی نیست. دستگاه چاپ سه بعدی متشکل از لایه های متعددی از مواد است که بر روی پایه سیلیکونی زیست سازگار چاپ شده اند. این لایه ها شامل الکترودها و فیلترهای نوری است. بسته به طول موج نوری که باید ارزیابی شود، فیلترها را می توان تغییر داد. تیم تحقیقاتی همچنین از اکسید روی برای جمع آوری نور فرابنفش (UV) و تبدیل آن به سیگنال های الکتریکی استفاده کردند. دستگاه روی پوست نصب شده و یک کنسول سفارشی برای ضبط و ذخیره داده ها به آن متصل شده است.
پیرسون در مورد چاپ سه بعدی سفارشی و پیشگامانه دستگاه های پوشیدنی که توسط پروفسور مایکل مک آلپاین مهندسی مکانیک دانشگاه مینه سوتا و تیمش ساخته شده بود شنیده بود و با او تماس گرفت تا برای یافتن راه حلی برای مشکلش همکاری کنند.
مک آلپاین و پیرسون گفتند که فرآیند پرینت سه بعدی نسبتاً کم هزینه است و می تواند روزی دسترسی آسان و سریع به دستگاه را بدون فرآیندهای ساخت گران قیمت دستگاه های سنتی فراهم کند.
اویانگ، ایکس. و همکاران (2022) آشکارسازهای نوری هیبریدی مرئی UV با رابط پوستی چاپ شده سه بعدی. علوم پیشرفته. doi.org/10.1002/advs.202201275.
منبع
این تحقیق توسط کمک هزینه های تحقیقاتی، هنری و بورسیه دانشگاه مینه سوتا و کمک مالی برنامه تحقیقاتی سرمایه گذاری آکادمیک تامین شد. همچنین توسط مؤسسه ملی تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیستی مؤسسه ملی بهداشت حمایت شده است. بخش‌هایی از این کار در مرکز نانو مینه‌سوتا، که توسط بنیاد ملی علوم از طریق شبکه زیرساخت هماهنگ ملی نانو (NNCI) پشتیبانی می‌شود، انجام شد.
این تحقیق در منتشر شد علوم پیشرفته، یک مجله علمی بین رشته ای با دسترسی آزاد. محققان همچنین حق ثبت اختراع این دستگاه را به ثبت رسانده اند و این فناوری برای صدور مجوز در دسترس است.
علاوه بر پیرسون و مک آلپاین، تیم تحقیقاتی دانشگاه مینه‌سوتا شامل شیا اویانگ، رویتائو سو، دانیل وای هو نگ و گوبوم هان از گروه مهندسی مکانیک دانشگاه مینه‌سوتا بود.
مرجع مجله:
دکتر دیوید پیرسون، متخصص پوست دانشکده پزشکی دانشگاه مینه سوتا، یکی از نویسندگان این مطالعه
پیرسون گفت: “هیچ دستگاه دیگری مانند این در حال حاضر با این پتانسیل شخصی سازی و ساخت چنین آسانی وجود ندارد.” “رویای این است که یکی از این پرینترهای سه بعدی را درست در مطب خود داشته باشم. می توانم یک بیمار را ببینم و ارزیابی کنم که چه طول موج های نوری را می خواهیم ارزیابی کنیم. سپس می توانم آن را برای بیمار چاپ کنم و به آنها بدهم. 100 درصد بر اساس نیازهای خود شخصی سازی شوند. آینده پزشکی به این سمت می رود.”
من بسیاری از بیماران مبتلا به لوپوس یا بیماری‌های مرتبط را درمان می‌کنم، و از نظر بالینی، پیش‌بینی اینکه چه زمانی علائم بیماران تشدید می‌شوند، چالش برانگیز است. ما می دانیم که نور ماوراء بنفش و در برخی موارد نور مرئی، می تواند باعث شعله ور شدن علائم شود – چه بر روی پوست و چه در داخل – اما ما همیشه نمی دانیم که چه ترکیبی از طول موج های نور در ایجاد علائم موثر است.
پیرسون گفت: “ما می دانیم که این دستگاه ها در آزمایشگاه کار می کنند، اما گام بعدی ما واقعاً این است که آنها را در دست بیماران قرار دهیم تا ببینیم چگونه در زندگی واقعی کار می کنند.” ما می‌توانیم آنها را به شرکت‌کنندگان بدهیم و ردیابی کنیم که در معرض چه نوری قرار گرفته‌اند و تعیین کنیم که چگونه می‌توانیم علائم را پیش‌بینی کنیم. همچنین به آزمایش در آزمایشگاه برای بهبود دستگاه ادامه خواهیم داد.»
گروه تحقیقاتی McAlpine با پیرسون همکاری کردند تا اولین دستگاه در نوع خود را با پرینت کاملاً سه بعدی با آشکارساز نور مرئی قابل انعطاف UV ایجاد کنند که می تواند روی پوست قرار گیرد. این دستگاه با یک کنسول قابل حمل سفارشی ادغام شده است تا به طور مداوم نوردهی را با علائم کنترل و مرتبط کند.
منبع:
بر اساس گزارش بنیاد لوپوس آمریکا، حدود 1.5 میلیون آمریکایی و حداقل 5 میلیون نفر در سراسر جهان، به نوعی از لوپوس مبتلا هستند. حساسیت به نور در افراد مبتلا به لوپوس رایج است و 40 تا 70 درصد از افراد مبتلا به لوپوس متوجه می شوند که بیماری آنها با قرار گرفتن در معرض نور خورشید یا حتی نور مصنوعی در داخل خانه بدتر می شود. علائم این شعله ور شدن برای بیماران مبتلا به لوپوس شامل بثورات، درد مفاصل و خستگی است.