מיקרו, אבל בגדול

פרופ’ חוסאם חאיק

מגפת הקורונה, שהטילה עומס חריג על מערכות הבריאות ועל צוותי הרפואה, הדגישה את חיוניותן של טכנולוגיות חכמות לניטור מצבם הרפואי של בני אדם ברציפות ובזמן אמת. מדובר בעיקר בהתקנים לבישים המנטרים באופן רציף מדדים פיזיולוגיים חשובים ובה בעת אינם מגבילים את המטופל בתפקודיו היומיומיים.

כתב העת Advanced Materials מדווח על פריצת דרך של חוקרים בטכניון, הצפויה לחולל שינוי משמעותי בתחום זה. כתב העת בחר להקדיש את שער הגיליון למחקר זה.
את המחקר הובילו פרופ’ חוסאם חאיק, הפוסט-דוקטורנט ינבין זינג והדוקטורנטית ראואן עומר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה.
המערכת שפיתחו חוקרי הטכניון מבוססת על מיקרו-מחטים(Microneedles) חכמות, המקובעות בתוך מדבקה (פלסטר) הנצמדת לעור. המערכת מנטרת ברציפות את מצבו הרפואי של המטופל ושולחת את הנתונים אליו ולרופאו.

ד”ר יובין זינג

מחט רפואית רגילה מוחדרת לתוך העור עד לכלי הדם והעצבים ולכן גורמת לכאבים ולדימום. המיקרו-מחטים החכמות, לעומת זאת, הן מחטים קצרות ודקות החוצות רק את שכבת העור הראשונה ולכן אינן מכאיבות. למרות אורכן הן מנטרות מדדים פיזיולוגיים חשובים משום שהן מגיעות לנוזל החוץ-תאי שמתחת לפני העור ומודדות מרכיבים ביולוגיים וכימיים שונים – סודיום, גלוקוז, רמת חומציות (pH) ועוד. העברת הנתונים לרופא ולמטופל נעשית באופן אלחוטי ובאמצעות טכנולוגיות ענן ו-IoT (“האינטרנט של הדברים”). הניטור הרציף, המאפשר גילוי מוקדם של שיבושים פיזיולוגיים שונים, חיוני למניעתם של מחלות וסיבוכים בריאותיים נוספים כגון מחלות לב, מחלות כליה ומחלות זיהומיות ועוד, זאת ללא צורך בבדיקות קונוונציונליות כגון בדיקות דם הנעשות רק בקליניקה, מכאיבות למטופל ותוצאותיהן מעודכנות רק לרגע הבדיקה.

שתיים מהמחלות שהמערכת החדשה מנטרת היא דיסנתרמיה והיפונתרמיה, הקשורות לרמת הנתרן בדם – הראשונה נובעת מרמת נתרן גבוהה מדי והשנייה מרמה נמוכה מדי. נתרן הוא יסוד חיוני הנמצא בתאי הדם ובנוזל הדם וממלא תפקיד חיוני בהולכת אותות במערכת העצבים ובמשימות ביולוגיות אחרות. שתי המחלות האמורות עלולות להשפיע על התפקוד הנוירולוגי ולהוביל למצבים שונים בהם תרדמת ואובדן הכרה, ולכן ניטורן המוקדם עשוי למנוע סבל רב מהמטופלים.

 ראואן עומר

“כדי להתאים את הטכנולוגיה לשגרת החיים,” אומר פרופ’ חאיק, “פיתחנו פלסטר ייחודי העשוי מפולימר גמיש ורך הנמתח ומתכווץ יחד עם העור ולכן אינו מפריע לשום פעולה שהיא. מאחר שחשוב לנו שהמערכת תהיה זמינה לכול הקפדנו להשתמש בחומרים זולים יחסית, ולכן המוצר הסופי לא יהיה יקר. הטכנולוגיה שפיתחנו מהווה קפיצת מדרגה באבחון מחלות ובניטור פיזיולוגי מתמשך בבית ובקליניקה.”

פרופ׳ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדות להתקנים מבוססי ננו-חומרים ודיקן לימודי הסמכה בטכניון. הוא מוביל מחקרים במגוון תחומים המשלבים ננו אלקטרוניקה, חישה חכמה ועוד לטובת יישומים רפואיים, שחלקם מותאמים לצורכי העולם השלישי.

ד”ר יובין זינג השלים את כל תאריו באוניברסיטת לאנג’ואו בסין והגיע למעבדת חאיק כפוסט-דוקטורנט.
ראואן עומר השלימה תואר ראשון ושני בטכניון והיום היא דוקטורנטית במעבדת פרופ’ חאיק. היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.
המחקר נעשה בשיתוף פרופ’ מיאומיאו יואן ורונגון זאנג מבית החולים השמיני המסופח לאוניברסיטת סון יאט-סן בסין.

למאמר בכתב העת Advanced Materials לחצו כאן

המחקר על שער המגזין

בסרטון: הדגמה של מתיחת ההתקן וחזרתו לגודל המקורי

 בתרשים: מערך המיקרו-מחטים מוצמד לגוף, קורא ומודד את הפרמטרים הבריאותיים מתוך הנוזל החוץ תאי שמתחת לפני העור. תוצאות המדידה נשלחות מיידית לסמארטפון של החולה וההרופא באמצעות טכנולוגיות ענן ו- IoT. בתמונה: המיקרו-מחטים החכמות מוצמדות לעור; מערך המיקרו-מחטים במצב מתיחה