Tatuaże medyczne będą rewolucją – ale mają też wady (cz. 5)

Czy mam zamiar kwestionować tatuaże medyczne jako ideę? W żadnym wypadku, to genialny pomysł na zmniejszenie wykluczenia medycznego.

Więc może chcę wejść w detale techniczno-biologiczne i tutaj szukać dziury w całym? Nie, bo przy obecnym etapie rozwoju tych badań trzeba zdawać sobie sprawę, że to dopiero pierwsze kroczki i tak naprawdę wszystko będzie podlegało zmianom (użyłbym tutaj angielskiego określenia “refining”, bo chyba najbardziej pasuje).

Za to bardzo chętnie poprzyczepiam się do potencjalnych efektów prac różnych zespołów naukowców – przeskoczę od zamysłu i składowych (pigmenty, reakcje) od razu do wykonalności. Wyjdę sporo w przyszłość, bo założę, że tatuaże medyczne już istnieją i są dopracowane, więc to, o czym pisałem w poprzednich artykułach na potrzeby dzisiejszego, uznam za gotowe (choć w rzeczywistości w żadnej mierze tak nie jest).

Jeśli już masz tatuaż(e), to tym bardziej będzie Ci łatwo wyobrazić sobie wszelkie zalety i ograniczenia, jakie niosą ze sobą tatuaże medyczne. Najpierw wyliczmy wszystkie “za”, a potem zastanówmy się wspólnie nad wszystkimi “przeciw”.

A jeśli to pierwszy artykuł z mojej mini-serii (która jest już coraz mniej “mini”), rzuć potem okiem na wcześniejsze teksty, z których dowiesz się więcej o założeniach, o poszczególnych badaniach (małej części ze wszystkich aktualnie prowadzonych), o kwestiach biologicznych, o motywacji badaczy i więcej o tym jak tatuaże medyczne mają w ogóle działać:

• Diagnostyka w formie plastra (część 4)
• Mikroigły w służbie zdrowia (część 3)
• Monachium kontra diagnostyka (część 2)
• Wyolbrzymione pomysły czy realna szansa? (część 1)

Tatuaże medyczne a ich zalety

Nie potrzeba chyba ogromnej wyobraźni, żeby szybko zauważyć wiele zalet posiadania wytatuowanego “interfejsu”. Dzisiejsza diagnostyka jest głównie proaktywna, czyli wymaga ze strony pacjenta całego procesu: zrozumienia potrzeby, umówienia wizyt, przeprowadzenia badań, oczekiwania na wyniki. Są oczywiście i inne przypadki, jak choćby przytaczana już przeze mnie we wcześniejszych artykułach cukrzyca – osoby chore po prostu muszą przeprowadzać proste, ale uciążliwe “testy” samodzielnie. Codziennie.

Tatuaże medyczne właśnie dlatego mają odpowiedzieć na przynajmniej część potrzeb i sytuacji, kiedy to diagnostyka może być jeszcze w fazie prewencyjnej, a nie wykonywana w momencie, kiedy problemy już zdążyły się nasilić. Oto pierwszych kilka przykładów, które przychodzą mi do głowy, a które bazują na moich poprzednich artykułach (czyli na zaledwie kilku istniejących badaniach jakie pokrótce omówiłem):

• Osoby chore na cukrzycę: zamiast codziennego kłucia się lub noszenia drogiego systemu pomiarowego wymienianego kilkanaście-kilkadziesiąt razy w roku, tatuaże medyczne mogą dosłownie na bieżąco wskazywać zmiany poziomu glukozy
• Sportowcy, również wyczynowi, a w szczególności ci, którzy uprawiają sporty ekstremalne – w wielu przypadkach kilka prostych wskaźników w formie diagnostycznego tatuażu może sugerować bardziej złożony stan ciała. Jeden wskaźnik może pokazać potencjalne odwodnienie, inny może wskazać skoki glukozy, a jeszcze kolejny zmiany albuminy. Osobno dają ważne informacje, ale razem mogą wskazać na przykład niewydolność nerek (choćby chwilową).
• Ludzie przebywający czy żyjący w mocno wyizolowanych regionach – misjonarze w Afryce, żołnierze na misji, marynarze w trakcie rejsu, badacze na Antarktydzie. I wiele innych osób, wiele różnych zawodów. W takich sytuacjach, kiedy wykwalifikowana pomoc medyczna jest osiągalna, ale wymaga sporego czasu, aby dotrzeć do potrzebującego, szybka identyfikacja przynajmniej dwóch-trzech parametrów funkcjonowania ciała może stanowić różnicę między życiem a śmiercią.

Jeśli już mniej więcej masz nakreślony w głowie obraz komu tatuaże medyczne mogą się przydać (w jakich sytuacjach), to dołożę kolejny aspekt: ciągłość działania. Typowa diagnostyka opiera się na systemach, które najczęściej wymagają czy przeszkolenia, czy specjalistycznego sprzętu do analizy, czy nawet tak prozaicznej rzeczy jak dostęp do prądu (w formie stałej, “z gniazdka” lub akumulatorów).

I na pewno rozumiesz problemy, jakie to tworzy – próbkę krwi można pobrać względnie łatwo… ale co dalej? Przecież potrzeba choćby podstawowo wyposażonego laboratorium, w którym taka próbka zostanie poddana analizie. Ktoś musi to laboratorium obsługiwać. Ktoś inny musi serwisować sprzęt. Całe miejsce, choćby mobilne, musi mieć jakieś źródło zasilania oraz drogę logistyczną lub zapasy niezbędnych materiałów, w tym wielu jednorazowych.

Dlatego warto podkreślić, że tatuaże medyczne pod tym względem są całkowitą innowacją – nie potrzebują prądu, zmiany wskazywane przez specjalnie zaprojektowane pigmenty są natychmiastowe ze względu na reakcje chemiczne organizmu. A ich odczyt w najgorszym wypadku wymaga kartki “pomiarowej”, na której będą nadrukowane kolory z oznaczeniem wyników.

A w razie problemów nie trzeba mieć przeszkolenia, by odczytać wyniki. Nawet rodzina przykładowego chorego na cukrzycę w razie jakichkolwiek wątpliwości może samodzielnie łatwo odczytać “wynik” z tatuażu na jego ręce i powiadomić służby czy nawet podać odpowiednie leki.

Tatuaże medyczne mogą więc z powodzeniem stać się jednym z głównych środków walki z wykluczeniem medycznym – bo raz wykonane, przez dłuższy czas mogłyby “pracować”. Na ten moment badania pokazały, że potrafią się utrzymać do ponad roku i chociaż rozstrzał czasu działania jest spory (od 4 dni do ponad 350), to trzeba zaznaczyć, że to pierwsze wersje pigmentów, których głównym celem jest sprawdzenie ich reakcji.

Tatuaże medyczne a ich wady

Pomysł jest genialny, niezależnie od swojej odsłony i konkretnego projektu badawczego. Jednak tatuaże medyczne nie są wolne od wad, niezależnie od tego, jak bardzo hiperoptymistyczny chciałbym być.

Część wad, które przychodzą do głowy po lekturze badań, można spokojnie odrzucić, jak na przykład wspomnianą przeze mnie przed chwilą trwałość. Będzie ona dopracowywana z biegiem czasu, co jest całkowicie logiczną kolejnością procesu badań – po co tworzyć trwałe pigmenty, skoro może się okazać, że nie działają jak powinny?

Natomiast tatuaże medyczne mają też i inne wady, do których przywiązałbym od razu znacznie większe znaczenie: nie ich działanie, nie ich trwałość, nie przydatność. Najbardziej prozaiczna rzecz, czyli zwyczajnie kwestia wykonania. W końcu żeby korzystać z takiego “diagnostycznego biointerfejsu” najpierw trzeba go w skórze umieścić.

I to tutaj tatuaże medyczne w obecnie badanych formach mają już jednocześnie i największą przeszkodę (projekty dr Yetisena czy Dermal Abyss) oraz największą innowację (projekt chiński: He i Xu). Te pierwsze póki co wymagają stworzenia faktycznego tatuażu dokładnie w tej znanej nam wszystkim formie: tatuowania.

Wiem, jak dziwnie to brzmi (“tatuaż wymaga tatuowania”), ale pozostań ze mną na chwilę. Inne badania skupiają się pomyśle, by tatuaże medyczne transferowano na skórę przy pomocy zaprojektowanego “plastra”. A dokładnie ta idea może być strzałem w dziesiątkę, bo usuwa większość ograniczeń, z jakimi mogliby się spotkać ludzie potrzebujący takiej technologii.

Wyobraź to sobie w ten sposób: powiedzmy, że jako społeczeństwo uznajemy, że każda osoba powinna mieć przynajmniej minimalny dostęp do kultury. Fundujemy wszystkim obywatelom “narodowy telewizor”. Trzeba się tylko zarejestrować, odebrać i podłączyć. Brzmi w założeniu prosto, ale nasz cel (dostęp do kultury) przysłonił nam kwestie praktyczne.

Bo skąd wiemy, że osoba w takiej potrzebie po pierwsze będzie w stanie samodzielnie się zapisać, nie mówiąc o odebraniu telewizora? A nawet jeśli, to co z tego, gdyby nie miała prądu? A jeśli nawet ma prąd, to przecież musi mieć internet lub inne połączenia, które pozwolą oglądać treści telewizyjne.

I podobny problem tatuaże medyczne mają przed sobą: idea jest szczytna i bardzo przydatna. Ale jeśli chcemy walczyć z wykluczeniem medycznym i sprawić, by dostępność podstawowej diagnostyki była jak najszersza, musimy też brać pod uwagę ograniczenia.

Tatuaże medyczne w formie “tradycyjnej”

Żeby to rozpisać bardziej obrazowo i nieco uprościć, popatrz na ten schemat. Dotychczasowe projekty miałyby taką “drogę” jaką musiałyby powstawać tatuaże medyczne:

• 1. Pacjent rezerwuje wizytę.
• 2. Pacjent musi dojechać do kliniki.
• 3. Pacjenta musi przejść weryfikację zabiegową.
• 4. Przygotowujemy salę zabiegową.
• 5. Przygotowujemy materiały jednorazowe.
• 6. Potrzebujemy dodatkowej osoby do wykonania.
• 7. Tatuujemy.
• 8. Pacjent dba o świeży tatuaż.
• 9. Pacjent posiada wygojony, działający tatuaż.

A teraz popatrzmy co może być utrudnieniem i co może pójść nie tak:

1. Pacjent rezerwuje wizytę.

Pacjent musi się zarejestrować na wizytę, bo sam nie da rady zaaplikować tuszu – a już to generuje ogromne problemy, np. w mało ucyfryzowanym społeczeństwie.

2. Pacjent musi dojechać do kliniki.

Pacjent musi poświęcić czas na dojazd, czyli musi mieć możliwość transportu oraz przebywać w “zasięgu” miejsca wykonania tatuażu. Rodzą się problemy logistyczne.

3. Pacjent musi przejść weryfikację zabiegową.

Pacjenta należy poddać podstawowym badaniom w celu weryfikacji możliwości samego tatuowania (czyli inwazyjnej i bolesnej aplikacji). Tatuowanie wcale nie jest tak bezproblemowe, jak wielu z nas się wydaje – mimo, że nie są to ogromne liczby, to jednak sporo osób może nie móc poddać się tak ingerującemu w ciało zabiegowi.

4. Przygotowujemy salę zabiegową.

Należy przygotować salę zabiegową, choćby w minimalnym stopniu – czyli potrzebujemy minimum trzech rodzajów środków do dezynfekcji oraz przystosowanego do tej dezynfekcji wyposażenia. Ponownie, generują się koszty i problemy logistyczne.

5. Przygotowujemy materiały jednorazowe.

Należy przygotować materiały jednorazowe – na przykład igły, rękawiczki, jednorazowe opatrunki. Tworzymy dodatkowo potrzebę zorganizowania miejsca, procedury i środków ich utylizacji (jako odpadów potencjalnie zakaźnych). Ponownie, generują się koszty i problemy logistyczne.

6. Potrzebujemy dodatkowej osoby do wykonania.

Minimum jedna dodatkowa osoba poza pacjentem jest niezbędna, aby przeprowadzić cały proces. A z doświadczenia powiem, że znacznie więcej, ponieważ jedna osoba będzie miała trudność w zadbaniu o wszystkie kroki procesu – umawianie pacjentów, pilnowanie stanów magazynowych, gospodarowanie odpadami biologicznymi… i tak dalej.

7. Tatuujemy.

Tatuowanie nigdy nie przebiega jednakowo, bo skóry różnych osób mogą być inaczej podatne / oporne, dlatego generujemy następne ryzyka techniczne (np. tusz się nie przyjmie, wykonawca źle umieści pigment) oraz zakaźne (np. błędy w zarządzaniu i utylizacji odpadów, błędy w higienie procesu).

Dlatego wzrasta ryzyko zakażeń chorobami przenoszonymi przez krew czy inne wydzieliny ciała, a także coś, o czym dosadnie przypomniał nam Covid-19: przebywania w obecności innej osoby, co ponownie może zmniejszać w określonym czasie dostępność tego rodzaju diagnostyki.

8. Pacjent dba o świeży tatuaż.

W wielu przypadkach na świecie może to być ogromnie problematyczne, choćby przez brak bieżącej wody, brak środków higieny osobistej, nie mówiąc o środkach dezynfekcyjnych czy opatrunkowych. A to tylko część problemów związana z gojeniem świeżej rany.

9. Pacjent posiada wygojony, działający tatuaż.

Zakładając, że wszystko poszło jak należy, pacjent posiada tatuaże medyczne (bo może za jednym zamachem zrobi ich więcej).

Tatuaże medyczne bez tatuowania

Widzisz już do czego zmierzam? Ogólnie rzecz ujmując, osoby najbardziej potrzebujące polepszonego dostępu do diagnostyki najczęściej mają też najmniejsze możliwości relokacji, mogą być też znacznie bardziej narażone na warunki środowiskowe – co jest szczególnie ważne w fazie gojenia tatuażu.

Gdyby nie był to opis czynności medycznych, a na przykład procesu sprzedażowego na stronie internetowej, to, realnie patrząc, do 9. punktu dotarłoby może 0,5% osób, które mogą z niego skorzystać. A to jest ogromny problem, myśląc o tym, że tatuaże medyczne w założeniu powinny upraszczać diagnostykę i uczynić ją bardziej powszechną.

A teraz popatrzmy na proces jakim tatuaże medyczne według projektu He i Xu mają się “posługiwać”:

1. Pacjent zamawia tatuaż w formie gotowej naklejki.

2. Pacjent używa go sam, bo aplikacja jest prosta – nakleja go tak, jak każdy plaster, być może będzie go musiał ponosić przez kilka godzin.

3. Plaster może działać okluzyjnie – czyli znacznie zmniejszać ryzyko powikłań po wkłuciu, bo działa jak bariera między uszkodzoną skórą a czynnikami zewnętrznymi.

4. Po odpowiednim czasie pacjent zdejmuje plaster i… gotowe! Tatuaż diagnostyczny jest już na swoim miejscu.

A więc w porównaniu do projektu Dermal Abyss z MIT oraz do projektu zespołu dr Yetisena z TUM, Chińczycy planują tatuaże medyczne i proces ich powstawania uprościć poprzez:

• wyeliminowanie konieczności trudnej rezerwacji (produkt może być pacjentowi dostarczony przez kogokolwiek);
• wyeliminowanie potrzeby transportu pacjenta (produkt może dojechać do niego w malutkich opakowaniach ready-to-use);
• wyeliminowanie wymagań sprzętowych (maszynka, prąd);
• wyeliminowanie wymagań materiałowych (igły);
• wyeliminowanie wymagań przestrzennych (sala zabiegowa);
• kompletny brak potrzeby zaangażowania innych osób (specjalistów);
• prawie pełne ograniczenie wymagań higienicznych (brak konieczności opieki nad raną);
• drastyczne zmniejszenie liczby odpadów medycznych (niemal do zera).

Jak widzisz, jedna mała zmiana samego “designu” skutkuje uproszczeniem całego, długiego procesu, a dodatkowo zmniejsza wymagania techniczne i ograniczenia powodowane aplikacją tatuażu. A więc o całe rzędy wielkości przybliża możliwości realizacji takiej diagnostyki na przykład w krajach słabo rozwiniętych czy w trudno dostępnych regionach świata.

Czy tatuaże medyczne mogą przeciwdziałać wykluczeniu medycznemu?

Chińczycy chcą przy okazji wprowadzić kilka zmian, ale trochę zaczynam wchodzić w tym momencie w “detale” – cudzysłów się należy, bo to niezwykle ważne szczegóły, ale tatuaże medyczne mogłyby zawdzięczać tym badaniom najważniejszą innowację właśnie w aspekcie tworzenia na skórze pacjenta, a nie konkretnie tego, jakie zadania mają specjalistyczne pigmenty.

Niemniej jednak, ku trzymaniu (autorytarnie ocenianej przeze mnie) ścisłości, wypada powiedzieć i o tym więcej. Ale tatuaże medyczne według projektu He i Xu oraz ich porównanie do poprzednio omówionych przedstawiłem Ci w poprzedniej, czwartej części mojej mini-serii artykułów.

A na dzisiaj wystarczy już zastanawiania się nad skutecznością.

Źródła:

• K. Vega, N. Jiang, X. Liu, V. Kan, N. Barry, P. Maes, A.K. Yetisen, J. Paradiso: “The Dermal Abyss: Color-Changing Tattoos for Medical Diagnostics”, GetMobile Mobile Computing and Communications, 22(2): s. 38-42, 2018-06, DOI: 10.1145/3276145.3276158
• A.K. Yetisen, R. Moreddu, S. Seifi, N. Jiang, K. Vega, X. Dong, J. Dong, H. Butt, M. Jakobi, M. Elsner, A.W. Koch: “Dermal Tattoo Biosensors for Colorimetric Metabolite Detection”, Angewandte Chemie International Edition (english), 2019-07-03, 58(31): s. 10506-10513, DOI: 10.1002/anie.201904416
• S. Li, Y. Kim, J.W. Lee, M.R. Prausnitz: “Microneedle patch tattoos”, iScience, 2022-09-14, DOI: 10.1016/j.isci.2022.105014
• R. He, H. Liu, T. Fang, Y. Niu, H. Zhang, F. Han, B. Gao, F. Li, F. Xu: “A Colorimetric Dermal Tattoo Biosensor Fabricated by Microneedle Patch for Multiplexed Detection of Health-Related Biomarkers”, Advanced Science vol. 8 issue 24, 2021-12-22, 2103030, DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202103030 
• S. Tian, J. Mei, L. Zhang, S. Wang, Y. Yuan, J. Li, H. Liu, W. Zhu, D. Xu: “Multifunctional Hydrogel Microneedle Patches Modulating Oxi-inflamm-aging for Diabetic Wound Healing”, Small vol. 20 issue 51, 2024-12-19, DOI: 10.1002/smll.202407340