Умные технологичные лекарства

Таблетка-робот

В Зеленограде (одном из наукоградов) в свое время была разработана «кремлевская таблетка» - прообраз лекарственного средства со встроенным чипом, - которая, попадая в организм, действовала изнутри. Кремлевской ее прозвали по частому использованию «кремлевскими старцами». Теперь в наукограде разрабатывают диагностические биочипы. Чип - это микроэлектронная схема на полупроводниках в цельном неразборном корпусе. Нанобио-чипы - это устройства, где в качестве проводников применяются биомолекулы (обычно олигопептиды). Используется их свойство менять электропроводность при присоединении к некоторым химическим группам в молекулах различных веществ. Эти биомолекулы играют роль маркеров. Их работа выглядит так: на расходные полоски фиксируются разные антитела. Поскольку биотехнологии часто применяют для борьбы с инфекциями, это могут быть антитела сразу нескольких из них - туберкулеза, гепатита, СПИДа и т.д. В чип встроены соответствующие маркеры «есть-нет», все это подсоединяется к электрическому датчику, далее полученные данные расшифровываются и отображаются на экране монитора. Так можно быстро и точно определить присутствие в организме того или иного микроба.

Следующее направление - защита лекарств от фальсификации. Увы, для России эта проблема актуальна. Производители медикаментов будут проставлять на свои упаковки радиофицированные коды (RFID-метки). При этом аптеки будут иметь единую систему считывания таких меток. Уже идут испытания меток в тестовом режиме на лекарствах российского производства.

Прими меня!

В мире остро стоит проблема забывчивости при приеме лекарств. По подсчетам исследователей из Института здравоохранения Новой Англии в США, издержки на медицинские расходы из-за неточного соблюдения врачебных предписаний составляют 290 млрд долларов ежегодно. В развитых странах не забывают вовремя принимать лекарства только 50% пациентов с хроническими заболеваниями, а в развивающихся - и того меньше, отмечает Всемирная организация здравоохранения.

На Западе изобрели новую систему: лекарства сами напоминают, что пришла пора их принять. Новые устройства, основанные на беспроводных технологиях, четко следят за рассеянными пациентами, к тому же появилась возможность уведомить лечащего врача или родственника больного о пропуске приема необходимого препарата.

Американские и английские операторы мобильной связи уже предлагают услугу - звонок на мобильный номер пациента, если тот забыл об очередной пилюле. В ЮАР недавно сконструировали комплекс под названием SIMpill. Он содержит пузырек-контейнер с лекарством и приставку - мини-мобильный телефон, где располагается SIM-карта, батарейка, передатчик и электронный чип. Каждый раз, когда контейнер открывается, чип посылает сигнал центральному серверу. Тот, используя уникальный идентификационный код на упаковке, находит в базе данных конкретного пациента и сравнивает время поступления сигнала с назначениями врача. Если человек припозднился или, наоборот, решил принять препарат раньше времени - немедленно отсылается CMC в три адреса: самому пациенту, его родственнику и лечащему врачу.

Почему бы и российским операторам не взять это на вооружение? Ведь иногда подобное напоминание может в буквальном смысле спасти жизнь больного.

Некоторым пациентам просто необходима эта технология. Прежде всего - людям с нарушениями в психике. С помощью таких лекарств можно сократить число визитов к врачу людей, страдающих заразными болезнями, например туберкулезом.

Хронические заболевания, в том числе сахарный диабет, гипертония или сердечные недуги, требуют регулярного приема медикаментов, что также могла бы обеспечить «умная таблетка».

Если принять во внимание еще и врачебные ошибки, когда препараты попросту выписываются не в том количестве, которое необходимо конкретному пациенту, то польза от таблетки хай-тек будет весомой.

И диагностика, и лечение

Таблетки с чипами, о которых уже шла речь, могут применяться для мониторинга состояния здоровья пациентов. По мере прохождения по организму такая таблетка «докладывает с места событий» о работе лекарства и о побочных эффектах. Устроена она так: в пилюлю, помимо необходимого пациенту лекарства, вмонтирован еще и сенсорный чип. Размером он не больше песчинки, состоит из безопасных пищевых материалов и витаминов. Под действием кислоты желудка материалы чипа активизируются, и он испускает модулированные высокочастотные электромагнитные волны, распространяющиеся по тканям организма. Эти волны собирают информацию о ритме сердца, угле наклона тела, температуре и сне пациента, потом посылают ее в виде сигналов на трансдермальный пластырь, наклеенный на тело человека или введенный подкожно. Если человек находится на расстоянии не больше 6 м от телефона, информация с пластыря считывается и направляется на сервер поликлиники, откуда расшифрованные данные, а также рекомендации по принятию того или иного препарата посылаются пациенту, его родственникам или непосредственно лечащему врачу на телефон или электронную почту.

Голландская фирма изобрела пилюлю, предназначенную для кишечных болезней, таких как болезнь Крона, колит и колоректальный рак. Эти заболевания лечатся очень тяжелыми для организма препаратами, от передозировки которых у пациента могут возникнуть нежелательные побочные эффекты. Таблетка измеряет кислотность содержимого пищевода и желудка и открывает отсек с медикаментом в том месте, где это необходимо, доставляя нужное количество лекарственного вещества. Риск передозировки практически сводится к нулю. Также высокотехнологичная пилюля может измерить температуру тела в разных его областях и органах и послать информацию вместе с изображением больного («горячего») органа на специальный приемник, который носят на поясе.

Недавно в Москве на выставке в МИФИ был представлен диагностический комплекс «Ландыш», разработанный студенческим конструкторским бюро. Он включает в себя одноразовую капсулу с видеокамерой и источником света, передатчик-считыватель, программное обеспечение для обработки и анализа данных, а также карманный компьютер для просмотра полученного видеоизображения. Пациент глотает капсулу размером 15x7x7 мм, которая путешествует по желудочно-кишечному тракту, осуществляя непрерывную съемку. Вся полученная видеоинформация транслируется в передатчик, который закрепляется на поясе пациента. Спустя 14 часов запись отправляется в программный комплекс, где выявляются те участки ЖКТ, которые могут вызвать сомнение. После этого полученные данные просматривает врач, который и ставит окончательный диагноз.

Пациент не испытывает дискомфорта, неизбежного при традиционном эндоскопическом исследовании, а у врача появляется возможность проникнуть в те отделы ЖКТ, которые недоступны обычному эндоскопу (например, тонкая кишка). Это перспективная технология, хотя ее широкое внедрение предполагает соответствующее развитие информационно-технической инфраструктуры.

Одним из крупнейших прорывов по созданию искусственного зрения стал американский проект «Бостонский имплантат сетчатки». Старт ему был дан в 1980-х. А недавно обнародовано последнее достижение. В течение трех лет создатели намерены испытать его на людях. Миниатюрная камера на очках по беспроводному каналу транслирует сигнал на крошечный чип, установленный на глазном яблоке. Чип переводит эту информацию в набор слабых электрических сигналов, посылаемых на решетку из электродов, которые внедрены в толщу сетчатки. Они стимулируют нервные клетки, и человек обретает зрение.

Сегодня также интенсивно проводят клинические испытания устройства, в состав которого входит имплантат с 60 стимулирующими электродами. Это далеко от нужных нескольких тысяч пикселей, при которых пациенты могли бы уже различать вблизи лица людей и читать. Но даже возможность выявлять границы света и тени (дверные проемы, лестницы) или яркие предметы - большое достижение.