Forscher entwickeln Gerät zur besseren Behandlung von lichtempfindlichen Krankheiten

Ein Team von Ingenieuren und Ärzten der University of Minnesota hat ein einzigartiges, in 3D gedrucktes medizinisches Gerät mit Lichtsensorik entwickelt, das Millionen von Menschen mit Lupus und anderen lichtempfindlichen Krankheiten weltweit helfen könnte, indem es Zugang zu individuelleren Behandlungen und Informationen über die Ursachen ihrer Symptome bietet. Das Gerät wird direkt auf der Haut platziert und gibt Echtzeit-Feedback, um die Lichtexposition mit dem Aufflammen der Krankheit zu korrelieren.

Nach Angaben der Lupus Foundation of America leiden etwa 1,5 Millionen Amerikaner an einer Form von Lupus. Lichtempfindlichkeit ist bei Menschen mit Lupus weit verbreitet, und viele stellen fest, dass sich ihre Krankheit durch Sonnenlicht oder sogar künstliches Licht in Innenräumen verschlimmert. Zu den Symptomen, die bei Lupus-Patienten auftreten, gehören Hautausschläge, Gelenkschmerzen und Müdigkeit.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Advanced Science veröffentlicht. Die Forscher haben auch ein Patent auf das Gerät angemeldet, und die Technologie kann lizenziert werden.

“Ich behandle viele Patienten mit Lupus oder verwandten Krankheiten, und es ist klinisch schwierig vorherzusagen, wann die Symptome der Patienten aufflackern werden”, sagte David Pearson, Dermatologe an der Medizinischen Fakultät der U of M und Mitautor der Studie. “Wir wissen, dass ultraviolettes Licht und in einigen Fällen auch sichtbares Licht zu einem Aufflackern der Symptome führen kann – sowohl auf der Haut als auch im Inneren – aber wir wissen nicht immer, welche Kombinationen von Lichtwellenlängen zu den Symptomen beitragen.”

Pearson hatte von Michael McAlpine, einem Professor am U of M College of Science and Engineering und Mitautor der Studie, von der Möglichkeit des 3D-Drucks von tragbaren Geräten gehört und kontaktierte ihn, um gemeinsam eine Lösung zu finden.

Die Forschungsgruppe von McAlpine arbeitete mit Pearson zusammen, um ein erstes vollständig in 3D gedrucktes Gerät mit einem flexiblen UV-Lichtdetektor zu entwickeln, das auf der Haut angebracht werden kann. Das Gerät ist in eine speziell angefertigte tragbare Konsole integriert, um die Lichtexposition kontinuierlich zu überwachen und mit den Symptomen in Beziehung zu setzen.

“Diese Forschung baut auf unserer früheren Arbeit auf, bei der wir ein vollständig 3D-gedrucktes lichtemittierendes Gerät entwickelt haben, aber dieses Mal sendet es kein Licht aus, sondern empfängt es”, sagte McAlpine. “Das Licht wird in elektrische Signale umgewandelt, um es zu messen, die dann in Zukunft mit dem Aufflackern der Symptome des Patienten korreliert werden können.”

Das Forschungsteam hat die Genehmigung erhalten, das Gerät an Menschen zu testen, und wird in Kürze mit der Rekrutierung von Teilnehmern für die Studie beginnen.

McAlpine und Pearson erklärten, das 3D-Druckverfahren sei relativ kostengünstig und könnte eines Tages einen einfachen und schnellen Zugang zu dem Gerät ermöglichen, ohne die teuren Herstellungsprozesse herkömmlicher Geräte.

“Es gibt derzeit kein anderes Gerät mit diesem Potenzial zur Personalisierung und einer so einfachen Herstellung”, sagte Pearson. “Ich würde davon träumen, einen dieser 3D-Drucker direkt in meiner Praxis zu haben. Ich könnte mir einen Patienten ansehen und beurteilen, welche Lichtwellenlängen wir auswerten wollen. Dann könnte ich es einfach für den Patienten ausdrucken und ihm geben. Es könnte zu 100 Prozent auf die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten sein. So sieht die Zukunft der Medizin aus.”

Die Forschung wurde durch einen U of M Grant-in-Aid of Research, Artistry and Scholarship Grant und einen Academic Investment Research Program Grant finanziert. Unterstützung kam auch vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering der National Institutes of Health. Ein Teil dieser Arbeit wurde im Minnesota Nano Center durchgeführt, das von der National Science Foundation durch das National Nano Coordinated Infrastructure Network (NNCI) unterstützt wird.

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