Cateterul extensibil ar putea ajuta la identificarea plăcii arteriale cu risc ridicat
Placa nu este întâlnită doar în cabinetul stomatologului, ci și în artere, unde se formează sub formă de depuneri de grăsime, care pot restricționa fluxul sanguin.
Unele dintre aceste depuneri rămân stabile ani de zile, în timp ce altele se acumulează, crescând riscul de rupere. Atunci când se întâmplă acest lucru, un cheag de sânge poate provoca un atac de cord sau un accident vascular cerebral prin blocarea fluxului sanguin către inimă sau creier.
Un proiect de cercetare condus de Hangbo Zhao, profesor asistent în inginerie aerospațială, inginerie mecanică și inginerie biomedicală la USC Viterbi School of Engineering, își propune să ajute medicii să distingă plăcile periculoase și instabile. Acest proiect a fost recompensat cu un NIH Trailblazer Award de la National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), care sprijină cercetătorii noi și în stadiu incipient ce combină ingineria, științele fizice și științele vieții pentru a aborda provocări biomedicale importante.
Proiectul lui Zhao, intitulat „High-Resolution 3D Electrical Impedance Mapping of Metabolically Active Plaques Using Multilayered Stretchable Liquid Metal Electronics”, utilizează măsurători electrice pentru a revela caracteristici ale plăcii arteriale pe care tehnicile de imagistică convențională nu le pot capta. „În loc să înlocuim tehnologiile de imagistică existente, cateterul este conceput pentru a oferi medicilor informații suplimentare despre compoziția și activitatea metabolică a plăcii”, a explicat Zhao.
Această abordare se bazează pe cercetările mai ample ale lui Zhao în micro și nanomanufacturare, electronice moi și robotică moale. O mare parte din activitatea grupului său de cercetare se concentrează pe dezvoltarea sistemelor electronice care pot îndoi, întinde și se conforma la țesuturile biologice moi.
Vasele de sânge prezintă o provocare inginerescă deosebită, deoarece sunt moi, curbate și în continuă mișcare, în timp ce electronica din majoritatea dispozitivelor medicale rămâne rigidă.
Grupul său abordează această neconcordanță prin dezvoltarea tehnicilor de fabricație bazate pe mecanică, care creează circuite extensibile multilayer din metal lichid, permițând suprafața de detectare să se conformeze strâns arterei, păstrând în același timp performanțe electrice fiabile.
„Sunt încântat de acest premiu pentru că ne permite să traducem progresele noastre în fabricația electronicelor moi în instrumente chirurgicale de nouă generație”, a spus Zhao.
Electronica extensibilă este integrată pe un cateter cu balon, care poate fi introdus prin artere înguste într-o configurație compactă. Odată ce cateterul ajunge la locul țintă, balonul este ușor umflat, astfel încât electronica să facă contact uniform cu peretele vasului. Acest contact strâns este esențial pentru obținerea unor măsurători electrice consistente în jurul arterei, permițând dispozitivului să creeze o hartă tridimensională care ar putea ajuta medicii să identifice plăcile cu un risc mai mare de rupere.
Premiul va susține, de asemenea, o colaborare cu Tzung Hsiai, profesor de medicină și inginerie biomedicală la UCLA. Împreună, cele două grupuri de cercetare vor evalua tehnologia în modele animale de boală cardiovasculară, oferind o oportunitate importantă de a evalua cum funcționează dispozitivul în condiții fiziologice realiste.
„Premiul NIH Trailblazer reprezintă o oportunitate unică de a conecta ingineria și științele vieții”, a spus Zhao. „Acest proiect are potențialul de a permite progrese medicale semnificative prin introducerea unor dispozitive flexibile care se integrează perfect cu țesutul viu.”
