將醫(yī)學信息存儲在皮膚表面以下

每年缺乏疫苗接種可導致約150萬例可預防的死亡，主要是在發(fā)展中。使這些的疫苗接種運動更加困難的一個因素是，用于存儲病歷的基礎(chǔ)設(shè)施很少，因此，通常沒有容易的方法來確定誰需要特定的疫苗。

麻省理工學院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種新穎的方式來記錄患者的疫苗接種歷史：以肉眼看不見的染料模式存儲數(shù)據(jù)，該染料與疫苗同時在皮膚下傳遞。

凱文·麥克休(Kevin McHugh)說：“在紙質(zhì)疫苗接種卡經(jīng)常丟失或根本不存在，或者根本沒有聽說過電子數(shù)據(jù)庫的地區(qū)，該技術(shù)可以快速匿名地檢測患者的疫苗接種史，以確保每個孩子都接種了疫苗。”曾任麻省理工學院的博士后，現(xiàn)在是萊斯大學生物工程的助理教授。

研究人員表明，他們的這種新型染料由稱為量子點的納米晶體組成，可以在皮膚下保留至少五年，在那里它會發(fā)出近紅外光，這種光可以通過專門配備的智能手機進行檢測。

McHugh和前來訪的科學家Lihong Jing是該研究的主要作者，該研究發(fā)表在《科學轉(zhuǎn)化醫(yī)學》上。麻省理工學院科赫綜合癌癥研究所的研究科學家安娜·雅克倫奈克(Ana Jaklenec)和麻省理工學院戴維·H·科赫研究所教授羅伯特·蘭格(Robert Langer)是該論文的高級作者。

看不見的記錄

幾年前，麻省理工學院(MIT)團隊著手設(shè)計一種無需集中數(shù)據(jù)庫或其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)即可記錄疫苗接種信息的方法。許多疫苗，例如麻疹，腮腺炎和風疹(MMR)疫苗，需要以一定間隔隔開多個劑量。沒有準確的記錄，兒童可能無法獲得所有必要的劑量。

Jaklenec說：“為了保護免受大多數(shù)病原體的侵害，需要多次接種疫苗。” “在發(fā)展中的某些地區(qū)，這樣做非常具有挑戰(zhàn)性，因為缺乏有關(guān)誰接種了疫苗以及他們是否需要額外注射的數(shù)據(jù)。”

為了創(chuàng)建“住院時”的分散醫(yī)療記錄，研究人員開發(fā)了一種新型的銅基量子點，該量子點發(fā)射近紅外光譜的光。點的直徑僅為約4納米，但它們被封裝在生物相容的微粒中，形成直徑約20微米的球體。這種包封可以使染料在注射后保留在皮膚下。

研究人員將染料設(shè)計為通過微針貼片而不是傳統(tǒng)的注射器和針頭來遞送?，F(xiàn)在正在開發(fā)此類補丁，以提供針對麻疹，風疹和其他疾病的疫苗，研究人員表明，它們的染料可以輕松地摻入這些補丁中。

這項研究中使用的微針是由可溶性糖和稱為PVA的聚合物的混合物，以及量子點染料和疫苗制成的。當將貼劑應用到皮膚上時，長1.5毫米的微針會部分溶解，并在約兩分鐘內(nèi)釋放出有效載荷。

通過有選擇地將微粒加載到微針中，貼劑可以在皮膚上提供肉眼看不到的圖案，但是可以使用去除了紅外濾光片的智能手機進行掃描?？梢远ㄖ瀑N片以印上與所遞送疫苗類型相對應的不同圖案。

朗格說：“有一天，這種“隱形”方法可能為數(shù)據(jù)存儲，生物傳感和疫苗應用創(chuàng)造新的可能性，從而改善醫(yī)療服務的提供方式，尤其是在發(fā)展中。”

有效免疫

使用人體尸體皮膚進行的測試表明，經(jīng)過長達五年的模擬日曬后，智能手機相機可以檢測到量子點圖案。

研究人員還使用微針貼片在大鼠中測試了這種疫苗接種策略，該微針貼片與小兒麻痹癥疫苗一起提供了量子點。他們發(fā)現(xiàn)，這些老鼠產(chǎn)生的免疫反應類似于接受傳統(tǒng)注射脊髓灰質(zhì)炎疫苗的老鼠的免疫反應。

Jaklenec說：“這項研究證實，將疫苗與染料摻入微針貼片中不會影響疫苗的功效或我們檢測染料的能力。”

研究人員現(xiàn)在計劃對非洲發(fā)展中的衛(wèi)生保健工作者進行調(diào)查，以獲取實施此類疫苗接種記錄保存的最佳方法的意見。他們還致力于擴大可以以單一模式編碼的數(shù)據(jù)量，使他們能夠包括諸如疫苗接種日期和疫苗批號之類的信息。

研究人員認為，由于量子點被封裝在生物相容性聚合物中，因此可以安全使用，但他們計劃在對患者進行測試之前進行進一步的安全性研究。

佐治亞理工學院化學與生物分子工程學系主任馬克·普勞斯尼茨(Mark Prausnitz)說：“醫(yī)療記錄的存儲，訪問和控制是許多可行方法的重要課題。” “這項研究提出了一種新穎的方法，其中病歷由患者以最小侵入性和優(yōu)雅的方式存儲在患者皮膚內(nèi)并由患者控制。”