חיישן חדש על גבי מדבקה שפותח ב-USC עשוי לסייע לאנשים עם הפרעה דו-קוטבית לעקוב אחרי רמות הליתיום בגוף
מעבדת Viterbi שבאוניברסיטת דרום-קליפורניה פרסמה השבוע פריצת דרך: חיישן על גבי מדבקה, ככל הנראה הראשון מסוגו, עשוי לשפר מאוד את הטיפול והבטיחות התרופתית עבור מיליוני מטופלים הנוטלים ליתיום להפרעה דו-קוטבית.
כמעט כל אדם מן השורה שמע על התרופה ליתיום, המבוססת על מלחי היסוד באותו שם. היא משמשת זה שנים רבות לטיפול בהפרעה דו-קוטבית בעיקר, אך לעיתים גם לדיכאון מז'ורי. הקושי עם תרופה זו, והסיבה להיענות הנמוכה של מטופלים לנטילתה, נובע מהעובדה שהיא דורשת מעקב תכוף באמצעות בדיקות דם, עקב הסכנה לפגיעה בבלוטת התריס ובכליות ברמות גבוהות מדי, ולחילופין חוסר יעילות ברמות נמוכות מדי בדם.
מינון הליתיום משתנה מאדם לאדם בהתאם למשקל הגוף, לתזונה ולגורמים פיזיולוגיים נוספים. כיום, המדידה מתבצעת רק באמצעות בדיקות דם מעבדתיות – תהליך לא נוח וכואב המבזבז זמן. לכן, קיים צורך בפיתוח כלי אישי ונגיש למעקב אחר רמות ליתיום.
"כוונתנו הייתה ליצור חיישן פשוט לשימוש שמייתר לחלוטין את הצורך בדקירות של בדיקות דם", הסביר פרופ’ יאסר ח'אן מהמחלקה להנדסת חשמל ומחשבים ב-USC, ראש מעבדת ח'אן וחבר במכון ITEMS – יוזמה משותפת של בית הספר להנדסה Viterbi ובית הספר לרפואה Keck, שניהם ב-USC, המתמקדת בפיתוח מכשור רפואי חדשני.
במאמר שפורסם תחת הכותרת: “Wearable organic-electrochemical-transistor-based lithium sensor for precision mental health”, (חיישן ליתיום אלקטרוכימי מבוסס-טרנזיסטור אורגני על גבי מדבקה(, זיהה צוות המחקר את הזיעה כתחליף אידאלי לדם, משום שהיא ניתנת לאיסוף לא פולשני ומשקפת את רמות הליתיום בזמן אמת
.
כדי להקל עוד יותר, המערכת כוללת מנגנון בטוח לעור המבוסס על יונטופורזה (שימוש בזרם חשמלי חלש) להפקת זיעה – ללא צורך במאמץ גופני. תוך דקות ספורות נאסף המידע, ונשלח ישירות לאפליקציה בטלפון החכם – מה שמאפשר למטופלים לעקוב אחר רמות הליתיום שלהם מהבית.
מאחורי הפיתוח עומדת טכנולוגיה פורצת דרך: שימוש בטרנזיסטורים אורגניים-אלקטרוכימיים (OECTs) שתוכננו במיוחד לזיהוי ליתיום. אלו הם רכיבים אלקטרוניים הרגישים לאותות יוניים בנוזלים, שמתרגמים אותם לנתונים דיגיטליים.
בניגוד ל-OECTs הקונבנציונליים, שדורשים תהליכי ייצור מורכבים ואינם מותאמים לליתיום, בחיישן שפותח ב-USC השתמשו בגרסה מודפסת לחלוטין עם חומר חדשני המותאם לזיהוי יוני ליתיום בלבד.
"פיתחנו את כל מערכת המעקב – מהחיישן המבוסס OECT ועד להשריית הזיעה, האלקטרוניקה ויישום הסמארטפון – בתהליך פשוט, ניתן לשכפול ויעיל מבחינת עלות. המטרה שלנו הייתה להפוך את ניטור הליתיום לנוח ונגיש כמו בדיקת כושר יומית", אמר מוחמד שאפיקול איסלאם, מחבר ראשון של המאמר ודוקטורנט במעבדת ח'אן.
זהו החיישן הראשון מסוגו המבוסס OECT שמיוצר כולו בהדפסה – פריצת דרך שתאפשר ייצור המוני במחיר שווה לכל נפש. פוטנציאל השימוש בחיישן חוצה הרבה מעבר לגבולות המעבדה. בשיתוף פעולה עם הפסיכיאטר ד"ר אדם פרנק מבית הספר לרפואה Keck, המכשיר כבר נוסה על מטופלים שלו. "זה אחד היתרונות הגדולים שבלהיות ב-USC", אמר ח'אן. "יש לנו שותפים קליניים ממש מעבר לרחוב."
בניסויים ראשוניים, עבד הצוות ישירות עם פרנק ועם מטופלים הנוטלים ליתיום כדי לבדוק את החיישן בפועל. דגימות זיעה נאספו באמצעות המכשיר, ורמות הליתיום שנמדדו תאמו את אלו של חיישנים מסחריים גדולים. המטופלים דיווחו על הקלה גדולה לנוכח האפשרות לניטור עצמי של מצבם הבריאותי, ללא הצורך להגיע שוב ושוב לבית החולים.
"היכולת לנטר רמות ליתיום באופן לא פולשני תשפר משמעותית את איכות הטיפול," אמר ד"ר פרנק.
"מי שנוטל ליתיום זקוק לבדיקות דם סדירות, והיכולת לנטר רמות אלו באופן רציף לאורך זמן תאפשר להתאים את המינון בזמן אמת, להימנע מתופעות לוואי ואף להימנע מרעילות."
השלב הבא של המחקר יעסוק בפיתוח גרסאות מתקדמות יותר של החיישן, שיתבססו על בינה מלאכותית כדי לבצע התאמות אוטומטיות של מינון התרופה, כך שהמטופל ייהנה מיתרונות מקסימליים – ללא סיכון לרעילות.
