Ett team av ingenjörer och läkare vid University of Minnesota Twin Cities har designat en unik 3D-utskriven ljusavkännande medicinsk enhet som placeras direkt på huden och ger feedback i realtid för att korrelera ljusexponering med sjukdomsuppblossningar. Enheten kan hjälpa miljontals människor världen över med lupus och andra ljuskänsliga sjukdomar genom att ge tillgång till mer personliga behandlingar och information för att avgöra vad som orsakar deras symtom.

Forskningen publicerades i Advanced Science , en tvärvetenskaplig vetenskaplig tidskrift med öppen tillgång. Forskarna har också lämnat in ett patent på enheten och tekniken är tillgänglig för licensiering.

Enligt Lupus Foundation of America har cirka 1,5 miljoner amerikaner, och minst 5 miljoner människor över hela världen, en form av lupus. Ljuskänslighet är vanligt hos personer med lupus där 40 till 70 procent av personer med lupus upptäcker att deras sjukdom förvärras av exponering för solljus eller till och med artificiellt ljus inomhus. Symtomen på dessa blossar för patienter med lupus inkluderar utslag, ledvärk och trötthet.

"Jag behandlar många patienter med lupus eller relaterade sjukdomar, och kliniskt är det utmanande att förutsäga när patienternas symtom kommer att blossa upp", säger dermatologen vid University of Minnesota Medical School Dr. David Pearson och medförfattare till studien. "Vi vet att ultraviolett ljus och i vissa fall synligt ljus kan orsaka symtomutbrott - både på huden och invärtes - men vi vet inte alltid vilka kombinationer av ljusvåglängder som bidrar till symtomen." /P>

Pearson hade hört talas om den banbrytande, skräddarsydda 3D-utskriften av bärbara enheter som utvecklats av professor Michael McAlpines maskinteknik vid University of Minnesota och hans team och kontaktade honom för att samarbeta för att hitta en lösning på hans problem.

McAlpines forskargrupp arbetade tillsammans med Pearson för att utveckla en första i sitt slag helt 3D-utskriven enhet med en flexibel UV-synlig ljusdetektor som kunde placeras på huden. Enheten är integrerad med en specialbyggd bärbar konsol för att kontinuerligt övervaka och korrelera ljusexponering mot symptom.

"Denna forskning bygger på vårt tidigare arbete där vi utvecklade en helt 3D-utskriven ljusemitterande enhet, men den här gången istället för att sända ljus, tar den emot ljus", säger McAlpine, medförfattare till studien och Kuhrmeyer familjeordförande professor i institutionen för maskinteknik. "Ljuset omvandlas till elektriska signaler för att mäta det, som i framtiden sedan kan korreleras med patientens symtom som blossar upp."

McAlpine sa att det inte var någon lätt uppgift att utveckla enheten. Den 3D-utskrivna enheten består av flera lager av material tryckta på en biokompatibel silikonbas. Skikten inkluderar elektroder och optiska filter. Filter kan bytas ut beroende på ljusets våglängd som behöver bedömas. Forskargruppen använde också zinkoxid för att samla upp det ultravioletta (UV) ljuset och omvandla det till elektriska signaler. Enheten är monterad på huden och en specialbyggd konsol är fäst för att fånga och lagra data.

Forskargruppen har fått godkännande att börja testa enheten på människor och kommer snart att börja registrera deltagare i studien.

"Vi vet att dessa enheter fungerar i labbet, men vårt nästa steg är verkligen att lägga dem i händerna på patienter för att se hur de fungerar i verkligheten," sa Pearson. "Vi kan ge dem till deltagarna och spåra vilket ljus de utsattes för och bestämma hur vi kan förutsäga symtom. Vi kommer också att fortsätta testa i labbet för att förbättra enheten."

McAlpine och Pearson sa att 3D-utskriftsprocessen är relativt låg kostnad och en dag skulle kunna ge enkel och snabb åtkomst till enheten utan de dyra tillverkningsprocesserna för traditionella enheter.

"Det finns ingen annan enhet som denna just nu med denna potential för personalisering och så lätt tillverkning," sa Pearson. "Drömmen skulle vara att ha en av dessa 3D-skrivare på mitt kontor. Jag skulle kunna se en patient och bedöma vilka ljusvåglängder vi vill utvärdera. Sedan kunde jag bara skriva ut det åt patienten och ge det till dem. Det kunde vara 100 procent personlig efter deras behov. Det är dit framtidens medicin är på väg." + Utforska vidare

Forskare utvecklar den första helt 3D-utskrivna, flexibla OLED-skärmen