Storing medical information below the skin’s surface
Specialized dye, delivered along with a vaccine, could enable “on-patient” storage of vaccination history.
MIT researchers have now developed a novel way to record a patient’s vaccination history: storing the data in a pattern of dye, invisible to the naked eye, that is delivered under the skin at the same time as the vaccine.

Хранение медицинской информации под поверхностью кожи

Специализированный краситель, поставляемый вместе с вакциной, может обеспечить "стационарное" хранение истории вакцинации.

В настоящее время исследователи Массачусетского технологического института разработали новый способ регистрации истории вакцинации пациента: хранение данных в форме красителя, невидимого невооруженным глазом, который доставляется под кожу одновременно с вакциной.

"В тех районах, где бумажные карты вакцинации часто теряются или вообще отсутствуют, а электронные базы данных неслыханны, эта технология может позволить быстро и анонимно определять историю вакцинации пациента, чтобы обеспечить вакцинацию каждого ребенка", — говорит Кевин МакХью, бывший постдоктор Массачусетского технологического института (MIT), который в настоящее время является доцентом кафедры биоинженерии Университета Райса.

Исследователи показали, что их новый краситель, состоящий из нанокристаллов, называемых квантовыми точками, может оставаться как минимум пять лет под кожей, где он излучает ближний инфракрасный свет, который может быть обнаружен с помощью специально оборудованного смартфона.

МакХью и бывший приглашенный ученый Лихонг Цзин являются ведущими авторами исследования. Ана Якленек, научный сотрудник Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института (MIT) в Кохе, и Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте (MIT), являются главными авторами опубликованной статьи.

Невидимая запись

Несколько лет назад команда Массачусетского технологического института (MIT) поставила перед собой задачу разработать метод регистрации информации о вакцинации таким образом, чтобы это не требовало создания централизованной базы данных или другой инфраструктуры. Многие вакцины, такие как вакцина против кори, свинки и краснухи (MMR), требуют многократного введения доз через определенные промежутки времени; без точных записей дети могут получить не все необходимые дозы.

"Чтобы быть защищенным от большинства патогенных микроорганизмов, необходимо сделать несколько прививок", — говорит Якленек. "В некоторых районах развивающегося мира сделать это может быть очень сложно, поскольку отсутствуют данные о том, кто был вакцинирован и нуждаются ли они в дополнительных прививках или нет".

Для создания "стационарной" децентрализованной медицинской карты исследователи разработали новый тип квантовых точек на основе меди, которые излучают свет в ближней инфракрасной области спектра. Точки имеют диаметр всего около 4 нанометров, но они заключены в биосовместимые микрочастицы, образующие сферы диаметром около 20 микрон. Такая инкапсуляция позволяет красителю оставаться на месте, под кожей, после инъекции.

Исследователи разработали свой краситель, который доставляется с помощью микроэлемента, а не традиционного шприца и иглы. В настоящее время разрабатываются такие пластыри для вакцинации от кори, краснухи и других болезней, и исследователи показали, что они могут быть легко включена в эти пластыри.

Микроиглы, используемые в данном исследовании, изготовлены из смеси растворимого сахара и полимера под названием PVA, а также квантово–точечного красителя и вакцины. Когда пластырь наносится на кожу, микроиглы, длиной 1,5 миллиметра, частично растворяются, высвобождая их полезную нагрузку в течение примерно двух минут.

Избирательно загружая микрочастицы в микроиглы, ластыри доставляют в кожу картинку, которая невидима невооруженным глазом, но может быть отсканирована с помощью смартфона, у которого удален инфракрасный фильтр. Пластырь может быть настроен на отпечаток различных шаблонов, которые соответствуют типу поставляемой вакцины.

"Возможно, что когда–нибудь этот "невидимый" подход создаст новые возможности для хранения данных, биометрии и применения вакцин, что может улучшить оказание медицинской помощи, особенно в развивающихся странах", — говорит Лангер.

Эффективная иммунизация

Тесты с использованием кожи трупа человека показали, что квантовые точки могут быть обнаружены камерами смартфонов после пяти лет имитации солнечного облучения.

Исследователи также протестировали эту стратегию на вакцинации крыс, используя микроэлементы, доставляющие квантовые точки вместе с вакциной против полиомиелита. Они обнаружили, что эти крысы генерировали иммунный ответ, похожий на ответ крыс, которые получили традиционную инъекционную вакцину против полиомиелита.

"Это исследование подтвердило, что включение вакцины с красителем в пластыри с микроиглами не повлияло на эффективность вакцины или на нашу способность обнаруживать краситель", — говорит Якленек.

В настоящее время исследователи планируют провести опрос среди медицинских работников в развивающихся странах Африки, чтобы получить информацию о наилучших способах внедрения такого вида вакцинации. Они также работают над расширением объема данных, которые могут быть закодированы в едином шаблоне, что позволит им включить такую информацию, как дата введения вакцины и номер партии вакцины.

Исследователи считают, что таким образом квантовые точки безопасны для использования, так как они инкапсулированы в биосовместимый полимер, но они планируют провести дальнейшие исследования безопасности, прежде чем тестировать их на пациентах.

"Хранение, доступ и контроль медицинских карт — это важная тема с множеством возможных подходов", — говорит Марк Праусниц (Mark Prausnitz), заведующий кафедрой химической и биомолекулярной инженерии компании Georgia Tech, который не принимал участия в исследованиях. "Это исследование представляет собой новый подход, при котором медицинская карта хранится и контролируется пациентом в коже пациента минимально инвазивным и элегантным способом".

Исследование финансировалось Фондом Билла и Мелинды Гейтс и грантом (основным) Института Коха от Национального института рака. Среди других авторов работы — Шон Северт, Маче Круз, Мортеза Сармади, Хапуарахчиге Суранги Джаявардена, Коллин Перкинсон, Фридрик Ларуссон, Светлана Роуз, Стефани Томасик, Тайлер Граф, Стефани Цэн, Джеймс Шугарман, Даниэль Власик, Мэтью Питерс, Нельс Питерсон, Лоуэлл Вуд, Вэнь Тан, Цзююн Ём, Джо Коллинз, Филип Уэлкофф, Ари Карчин, Меган Цзе, Мингюан Гао и Мунджи Бавенди.