Xiaoguang Dong, עוזר פרופסור להנדסת מכונות, מוביל צוות חוקרים שפיתח מערכת של ריסים מלאכותיים המסוגלים לנטר מצבי ריר בדרכי הנשימה האנושיות כדי לזהות טוב יותר זיהום, חסימת דרכי אוויר או חומרת מחלות כמו סיסטיק פיברוזיס (CF) , מחלות ריאות חסימתיות כרוניות (COPD) וסרטן ריאות.
המחקר פורסם בגיליון 4 בנובמבר של PNAS במאמר, "סיליה מלאכותית חושית לניטור באתרו של מאפיינים פיזיולוגיים של דרכי האוויר."
במאמרם ציינו החוקרים כי ניטור רציף של תנאי דרכי הנשימה האנושיים הוא חיוני להתערבויות בזמן, במיוחד כאשר מושתלים סטנטים של דרכי הנשימה כדי להקל על חסימת דרכי הנשימה המרכזית בסרטן ריאות ומחלות אחרות. בפרט, מצבי ריר מציעים סמנים ביולוגיים חשובים להצביע על דלקת וחסינות סטנט אך נותרים מאתגרים לניטור. השיטות הנוכחיות – הנשענות על הדמיית טומוגרפיה חישובית ובדיקת ברונכוסקופ – מהוות סיכונים עקב קרינה וחסרות יכולת לספק משוב רציף בזמן אמת מחוץ לבתי חולים.
מחקה את יכולת החישה של ריסים ביולוגיים, דונג וצוותו פיתחו טכנולוגיה חדשה לזיהוי מצבי ריר, כולל צמיגות ועובי השכבה, שהם סמנים ביולוגיים חיוניים לחומרת המחלה.
"מנגנון החישה של צמיגות הריר ממנף שדות מגנטיים חיצוניים כדי להפעיל ריץ מלאכותי מגנטי ולחוש את צורתו באמצעות מד מתח גמיש", כתבו החוקרים. "בנוסף, אנו מדווחים על ריס מלאכותי עם חישת קיבולת לעובי שכבת ריר, המציע כיול עצמי ייחודי, רגישות מתכווננת וטווח, הכל מתאפשר על ידי שדות מגנטיים חיצוניים שנוצרו על ידי מערכת הפעלה מגנטית לבישה."
החוקרים בדקו את השיטה על ידי פריסת החיישנים באופן עצמאי או בשילוב עם סטנט של דרכי הנשימה בתוך קנה הנשימה המלאכותי וקנה הנשימה של כבשים. אותות חישה מועברים באופן אלחוטי לטלפון חכם או לענן להמשך ניתוח נתונים ואבחון מחלות.
"מנגנוני החישה ומכשירי החישה המוצעים סוללים את הדרך לניטור בזמן אמת של מצבי ריר, מקלים על גילוי מחלה מוקדם ומתן התראות על פטנט סטנט, ובכך מאפשרים התערבויות בזמן וטיפול מותאם אישית", לפי המחקר.
עבודה זו נעשתה בשיתוף עם חברי סגל המרכז הרפואי של אוניברסיטת ונדרבילט, פביאן מלדונדו, פרופסור לרפואה וכירורגיית חזה; קייטלין דמארסט, עוזרת פרופסור לניתוחי חזה; ו-Caglar Oskay, יו"ר המחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית ופרופסור להנדסה קורנליוס ונדרבילט. יושנג וואנג, המחבר הראשון של המחקר, הוא דוקטור בשנה השלישית. סטודנט במחלקה להנדסת מכונות.
מוקדם יותר השנה, דונג זכה בפרס R21 Trailblazer על ידי המכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית וביו-הנדסה (NIBIB) של המכון הלאומי לבריאות (NIH) כדי להמשיך בפרויקט על "סטנט ריסי המופעל באופן אלחוטי לטיפול זעיר פולשני של תפקוד ריסי. "
פרס Trailblazer R21 תומך בחוקרים חדשים ובשלבים מוקדמים העוסקים בתוכניות מחקר המעוררות עניין רב עבור NIBIB, בממשק של מדעי החיים עם הנדסה ומדעי הפיזיקה.
