美國西北大學制作出世界上首個實時監測移植器官健康狀況的設備
時間：2023-09-09 10:21:25
一個微小的傳感器比指尖還要小，但它們有可能改變檢測腎移植排斥跡象的游戲規則。美國西北大學的科學家們在小鼠身上試驗成功地制造出了一種設備，它能比目前的監測方法提前三周檢測到腎臟排斥的警告信號。
(資料圖片僅供參考)
器官移植后數年，人體仍有可能發生排斥反應，因此，盡可能為病人和臨床醫生爭取更多的干預時間，是恢復體內平衡與重新開始漫長而艱辛的移植過程之間的差別所在--如果這還能成為一種選擇的話。雖然尋找更好的供腎來源的競賽正在進行，但這是一個緩慢的過程。在美國，目前等待新腎臟的時間長達三到五年。
因此，能夠持續監測珍貴的新腎臟的健康狀況自然會改變患者的生活。
這種新型監測裝置僅 0.3 厘米 x 0.7 厘米，厚 220 微米，設計安裝在腎臟上，位于其纖維腎囊層之下，腎囊層環繞并保護著腎臟器官。這種柔軟的植入物能檢測到與炎癥和其他早期排斥反應有關的溫度變化。如果檢測到變化，警報就會以無線方式發送到附近的智能手機或平板電腦上。
由于排斥反應往往是在悄無聲息中開始的，因此這種裝置可以幫助病人在沒有明顯癥狀的情況下警惕關鍵的變化。因此，對于那些生命系于移植成功與否的人來說，它能讓他們感到安心。
這項研究的臨床負責人、西北醫學中心移植腎科醫生洛倫佐-加隆（Lorenzo Gallon）博士說："我注意到，我的許多病人總是感到焦慮--不知道自己的身體是否會排斥移植器官。他們可能已經為移植等待了數年，然后終于從親人或已故捐贈者那里接受了移植。然后，他們的余生都在擔心器官的健康。我們的新設備可以提供一些保護，持續監測可以讓他們放心。"
在美國，有超過 25 萬人的腎臟不是與生俱來的，移植手術本身只是整個過程中重要但微小的一部分。目前，器官的健康狀況是通過跟蹤肌酐和血尿素氮水平的血液檢測來監測的，但這些檢測結果可能會因一些無關的原因而波動，并導致假陰性和假陽性。活組織檢查需要插入長長的探針從器官中提取組織，是一種侵入性檢查，出血、感染、疼痛和損傷附近組織的風險較高。
"周轉時間可能相當長，而且監測頻率有限，需要進行異地分析，"加隆說。"可能需要四五天才能得到結果。而這四、五天對于及時做出治療病人的決定至關重要。"
西北大學的研究人員在尋找一種替代方法時，將溫度作為初期移植排斥反應的關鍵生物標志物。體溫升高通常伴隨著炎癥，科學家們在動物模型中也看到了這一點。高達0.6 °C（1.08 °F）的溫度躍升是準確的紅旗，警告著即將發生的器官排斥事件。
"器官溫度在正常情況下以每天為周期波動，"第一作者、西北大學研究生蘇拉比-馬德瓦帕西（Surabhi Madhvapathy）說。"我們觀察到，在移植排斥病例中，溫度會在8小時和12小時內出現頻率較高的異常變化。"
該設備有一個高靈敏度的溫度計，可以檢測到腎臟局部微小的溫度變化。它還可以測量血流量（但事實證明，溫度作為預警系統更為有效）。
軟傳感器與器官旁邊的小型電子設備相連；紐扣電池為設備供電，藍牙功能將數據傳輸到附近的外部智能設備。
"所有電子元件都包裹在柔軟的生物相容性塑料中，對腎臟嬌嫩的組織溫和而有彈性，"Madhvapathy 說。"整個系統比四分之一硬幣還小，手術插入過程快速簡便。"
電子系統配有紐扣電池和藍牙 圖/西北大學
將它放置在腎囊下方的器官上，無論身體如何活動，它都能保持在原位。
羅杰斯說："腎囊能使設備與下層腎臟保持良好的熱接觸。人體是運動的，因此需要處理大量的運動。甚至腎臟本身也會移動。而且腎臟是軟組織，沒有良好的縫合錨點。這些都是令人生畏的工程挑戰，但這個裝置是一個溫和、無縫的接口，避免了損傷器官的風險。"
雖然這項首創技術還需要更大規模的研究和人體試驗，但科學家們已經在著手改進設計，以便為紐扣電池充電，從而使該裝置可以終身使用。研究人員還認為，這項技術有可能用于監測其他移植器官。
參與該項目的科學家之一華金-布里瓦博士（Dr. Joaquin Brieva）于2022年9月接受了腎移植手術，他非常清楚這種實時監測設備對患者生活質量的影響。
布里瓦說："移植后兩天內，我的腎功能就恢復正常了。但會擔心腎臟排斥的可能性。這就是為什么要使用這些強效抗排斥藥物和類固醇。腎臟移植就像在走鋼絲，擔心感染、藥物并發癥、各種副作用和腎臟排斥反應。可以通過調整藥物來緩解部分擔憂，但腎臟排斥反應仍然普遍存在，畢竟移植的腎臟非常珍貴。"
他說："有了這個設備，我就放心了。它可以捕捉到腎移植中的任何突然變化，并檢測出急性排斥反應，而急性排斥反應目前沒有任何警告信號。"
這項研究發表在《科學》雜志上。請觀看下面的視頻，了解該裝置的設計原理。
