Un nou cadru vizează îmbunătățirea fiabilității senzorilor de sănătate pe bază de lacrimi
Dr. Yangzhi Zhu de la Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI), împreună cu colaboratori de la UC San Diego și USC, a publicat o perspectivă în Nature Sensors despre cum pot fi transformați senzorii portabili pe bază de lacrimi în instrumente fiabile pentru monitorizarea sănătății pe termen lung.
Persoanele care suferă de afecțiuni oculare precum boala ochiului sec, glaucom sau altele, se bazează adesea pe vizite ocazionale la medic și măsurători punctuale, care pot să nu reflecte cum se schimbă simptomele de la o zi la alta. Lacrimile sunt constant regenerate și poartă semnale chimice legate de sănătatea oculară și, în unele cazuri, de sănătatea generală, ceea ce le face un obiectiv atractiv pentru monitorizarea continuă și minim invazivă. Totuși, conform lui Zhu și colegilor săi, dispozitivele de detectare plasate pe sau aproape de ochi s-au concentrat până acum în principal pe identificarea mai multor biomarkeri și pe micșorarea hardware-ului, fără a ține cont de faptul că lacrimile fac parte dintr-un proces fiziologic în continuă schimbare, influențat de clipiri, evaporare și turnover de fluide.
În articolul publicat în Nature Sensors, echipa susține că domeniul trebuie să trateze pelicula lacrimală în sine, nu doar biomarkerii din interiorul ei, ca fiind centrală în designul dispozitivelor. Aceștia propun corelarea fiecărui tip de semnal biologic, precum pH-ul și electroliții în comparație cu proteinele mai mari sau markerii inflamatori, cu frecvența de detectare și formatul dispozitivului cel mai potrivit pentru acesta. Autorii solicită, de asemenea, sisteme care să combine detectarea chimică cu date contextuale, inclusiv tiparele de clipire și fluxul lacrimal, pentru a ajuta la separarea schimbărilor biologice reale de fluctuațiile normale.
Perspectiva conturează un cadru care acoperă patru domenii: interfața biologică, performanța dispozitivului în condiții reale de utilizare, traducerea clinică și încrederea necesară pentru adoptare. De asemenea, se face referire la lentilele de contact inteligente, dispozitivele punctale și plasturii perioculare ca formate complementare, fiecare fiind potrivit pentru nevoi diferite de monitorizare, în loc să existe un singur design care să se potrivească oricărei situații.
„Pelicula lacrimală nu este doar o sursă de biomarkeri; este un sistem fiziologic în continuă mișcare”, a afirmat Dr. Chia-Wei Liu, Postdoctoral Researcher la Terasaki Institute for Biomedical Innovation. „Dacă un senzor nu ține cont de clipiri, evaporare și turnover de fluide, este foarte ușor să confunzi comportamentul normal al peliculei lacrimale cu un semnal biologic.”
„Obiectivul nostru este să avansăm domeniul dincolo de numărarea câtorva biomarkeri pe care îi poate detecta un dispozitiv și să ne îndreptăm spre întrebarea dacă măsurătorile pot fi de fapt de încredere în timp”, a declarat Dr. Yangzhi Zhu, Principal Investigator și Assistant Professor la Terasaki Institute. „Asta înseamnă proiectarea senzorilor și a metodelor de interpretare împreună, nu ca probleme separate.”
Autorii consideră boala ochiului sec ca un teren de testare natural pentru această abordare, având în vedere legăturile strânse cu instabilitatea peliculei lacrimale și fluctuația simptomelor, iar monitorizarea glaucomului și urmărirea metabolică sunt evidențiate ca aplicații suplimentare potențiale. Realizarea acestui potențial va necesita trecerea dincolo de testele pe termen scurt către studii longitudinale care compară măsurătorile pe bază de lacrimi cu măsurile clinice stabilite. Terasaki Institute continuă să investească în cercetarea senzorilor de traducere destinată aducerii monitorizării oculare longitudinale, cu pacienți implicați, mai aproape de îngrijirea clinică.
