Jeśli jeszcze nie znasz poprzednich części, rzuć na nie okiem w wolnej chwili. Niekoniecznie teraz, ale warto je przeczytać, bo mogą dać Ci więcej kontekstu do tego, o czym dowiesz się dzisiaj:
Żeby co nieco Ci wyjaśnić, warto tylko na wstępie zaznaczyć, o co właściwie chodzi z tatuażami medycznymi.
Czym są tatuaże medyczne? Krótkie przypomnienie
Czym jest tatuaż, zapewne wiesz, ale może nie do końca znasz przyczynę, dla której pozostaje on w ciele na lata czy dekady. W naprawdę telegraficznym skrócie, w ciele istnieją procesy “żerne” białych krwinek. Komórki układu immunologicznego atakują wszystkich intruzów, a tusz nie różni się pod tym względem od wirusa, bakterii, drzazgi czy jakiegokolwiek obcego obiektu czy organizmu.
Ze względu na budowę tuszu, komórki żerne po prostu fizycznie nie mogą usunąć jego cząsteczek – według najnowszych badań, kluczową rolę pełni tu ich wielkość. Komórki “połykają” je tak jak powinny i umierają. Normalnie po prostu kolejny kolega z szeregu usunąłby takiego martwego makrofaga (to ich nazwa), ale przez wielkość cząsteczek tuszu stają się większe, co uniemożliwia ich natychmiastową utylizację.
Kolorowy makrofag rozkłada się, wypuszcza cząsteczkę, następny ją chwyta, czasem przesunie się o kawałeczek… i tak to sobie funkcjonuje nawet przez dekady. I dlatego też tatuaż z czasem się rozmywa, bo komórki nie mogą poradzić sobie całkowicie, ale dają radę robić choć ułamek swojej pracy.
No to podstawy już masz. Tak “działa” tatuaż. A tatuaże medyczne? Tu sprawa jest podobna, ale nazwę zawdzięczają tym pierwszym, używanym do umieszczenia “systemu” diagnostyki w skórze – właśnie przy użyciu tych samych metod. Zresztą pierwsze badania w tym zakresie pomagali wykonać właśnie tatuatorzy – to oni umieszczali przygotowane przez badaczy pigmenty w tkance badawczej.
A skupiając się na głównym temacie: tatuaże medyczne w badaniach, które opisałem w poprzednich dwóch częściach, różnią się od zwykłych tatuaży nieco innym umieszczeniem w skórze (przy precyzyjnie określonej głębokości) oraz użytymi pigmentami. Te “medyczne tusze” zostały zaprojektowane przez naukowców w celu otrzymywania określonych reakcji kolorystycznych.
Powiedzmy, że odczynnik A w prawidłowym stężeniu w ciele daje średnią intensywność pigmentu (powiedzmy, że jest niebieski). Niedobór powoduje mocne przyciemnienie pigmentu (granatowy), a nadmiar bardzo go rozjaśnia (błękitny). I chociaż jest tu wiele warunków, zasad działania, to w uproszczeniu po prostu tak to ma działać.
“Ma”, a nie “działa”, bo to wciąż temat w trakcie intensywnego badania i testowania – nie jesteśmy jeszcze blisko osiągnięcia komercyjnych rozwiązań, a część naukowców dopiero wprowadza swoje pomysły w fazę pierwszych badań klinicznych.
Tatuaże medyczne w formie “patcha” – skąd ten pomysł?
Przejście od klasycznego tatuowania do tatuażu diagnostycznego, a następnie do prostej aplikacji mikroigłowej rozwiązuje najważniejszy problem: bariery fizjologiczne i inżynieryjne oraz likwiduje konieczność posiadania umiejętności bardzo precyzyjnego umieszczenia w skórze.
Żeby opisać to nieco bardziej ludzkim językiem, po prostu chodzi o stworzenie możliwych do wykonania przez każdego laika tatuaży medycznych, które dodatkowo nie wymagają dodatkowego wyposażenia.
Kojarzysz Epipen? Jeśli nie, to jest to autoaplikator, który może uratować chorego nawet przed śmiercią, jeśli zdarzyła się ostra reakcja alergiczna. Podaje choremu adrenalinę lub epinefrynę (to dokładnie ta sama substancja, ale używa się różnych nazw). Może go użyć sam chory, może go użyć przechodzień, a aplikator mieści się w kieszeni czy kosmetyczce.
Podobne rozwiązanie znają również żołnierze, a przynajmniej mam taką nadzieję. Według wytycznych WCKMed, tak zwany IPMed (Indywidualny Pakiet MEDyczny) powinien zawierać w sobie pakiet IZAS (Indywidualny Zestaw AutoStrzykawek). To podręczny futerał, odporny na uszkodzenia, zawierający trzy środki właśnie w formie prostych do użycia aplikatorów. W tym przypadku zawartość to atropina (strzykawka żółta), pralidoksym z atropiną (strzykawka brązowa) oraz diazepam (strzykawka szara) – a przynajmniej tak, według wytycznych, powinien wyglądać IZAS-05.
Dla ciekawskich podpowiem, że warto zapoznać się z instrukcją, bo kolejność ułożenia w żadnym wypadku nie oznacza kolejności używania autostrzykawek. A podanie atropiny i następnie pralidoksymu z kolejną dawką atropiny to szybki przepis na pogorszenie stanu. Wiem, że to offtop, ale to dla mnie osobiście ważna kwestia – jeśli jesteście żołnierzami, byliście, możecie być powołani, planujecie być, to koniecznie nawet na własną rękę róbcie porządne kursy KPP, a potem CLS (a tak naprawdę warto robić “wyższe”, do których CLS jest dobrym wstępem). Ta wiedza i tak może się przydać w cywilu, a może być też nieoceniona i w gorszych okolicznościach.
Na grafice powyżej widzisz częściowo rozrysowaną specyfikację kolorymetrycznych biosensorów tatuażowych.
- Część A: schemat pokazujący nieco danych technicznych “plastrów” mikroigłowych
- Część B: morfologia powierzchni i wymiarów “plastrów” mikroigłowych
- Część C: wzory biosensorów tatuażowych stworzonych przy użyciu “plastrów” mikroigłowych na skórze (dolne zdjęcia) oraz zaprojektowane wzory (górne zdjęcia)
- Część D: Zdjęcia (góra) oraz skrawki H&E (dół) skóry królika przed (lewa strona) i po (prawa strona) na przestrzeni 0-30 dni
Tatuaże medyczne w formie plastra – jak je zaprojektowano?
Ale wracając do tematu: nie wiem, czy to właśnie takie rozwiązania zainspirowały naukowców do przyjrzenia się kolejnym sposobom uproszczenia diagnostyki. O ile omawiane przez mnie wcześniej tatuaże medyczne (projekt Demal Abyss i dr Ali Yetisen) skupiały się na sposobach funkcjonowania, a samo tatuowanie traktowano jako środek do celu (bo jakoś trzeba było zaaplikować specjalne pigmenty w skórze), to praca z Xi’an Jiaotong University pod kierownictwem R. He i F. Xu patrzy na temat pod innym kątem.
Nie odrzucając w badaniach samej części diagnostycznej, dodatkowo bardzo dużą wagę przywiązano do rozwiązania czysto praktycznego, czyli sposobu, w jaki tworzy się tatuaże medyczne. Wcześniejsze projekty bazowały na “tradycyjnej” metodzie, czyli po prostu umieszczaniu pigmentu poprzez tatuowanie: igły, maszynka, całe zaplecze higieniczne przestrzeni i procesu. Oznacza to mechaniczne, wielokrotne nakłuwanie igłami na precyzyjnej głębokości od 1,5 do 2 mm, żeby diagnostyczny tusz dostał się do skóry właściwej (łac. dermis).
To były badania, ale gdybyśmy mogli już to robić na masową skalę, trzeba by z automatu myśleć o wszystkich skutkach ubocznych – nie samego efektu, a procesu, bo tatuowanie oznacza ból, krwawienie (nawet niewidoczne gołym okiem), uszkadzanie bariery ciała (trzeba przebić naskórek), co zawsze wiąże się z ryzykiem zakażeń lub nawet nadkażeń (niewielkim przy odpowiedniej higienie, ale jest >0).
Tatuaże medyczne w formie naklejki – dlaczego mogą być jeszcze lepszym rozwiązaniem?
Zastosowanie przygotowanego wcześniej plastra z mikroigłami całkowicie i radykalnie zmienia prawie każdy aspekt, w jakim tatuaże medyczne mają stanowić ułatwienie. Przede wszystkim, skoro cała ich idea wynika między innymi z chęci rozszerzenia i uproszczenia podstawowej diagnostyki, to sposób ich wykonywania ma znaczenie.
Popatrzmy na kwestie wykluczenia medycznego. Miliony ludzi na całym świecie co roku umierają, ponieważ nie otrzymują odpowiednio szybko (lub wcale) pomocy medycznej. Czasem wielu problemów ze zdrowiem udałoby się uniknąć lub mocno ograniczyć, gdyby podstawowa diagnostyka była dostępna od ręki.
Tatuaże medyczne nie rozwiązują w całości tego problemu, ale nawet możliwość monitorowania kilku podstawowych parametrów naszego ciała jest już krokiem milowym. Dlatego właśnie kwestie umieszczania pigmentu “diagnostycznego” w skórze dobrze jest rozpatrywać właśnie jako część całej idei (zwiększenia dostępności diagnostyki medycznej), a nie jako nieznaczny szczegół techniczny.
Bo wyobraź sobie taką sytuację: tatuaże medyczne zostają wprowadzone, wszystko działa jak należy. Ale sposób ich aplikowania wymaga odpowiedniej maszynki, może specjalnie przygotowanych igieł i tuszu. Ograniczenia tworzą się same i piętrzą:
- co w sytuacji, gdy nie ma dostępnego źródła energii?
- co w sytuacji, gdy środowisko “pacjenta” uniemożliwia utrzymanie odpowiedniej higieny rany po tatuowaniu?
- co jeśli u “pacjenta” istnieją problemy z krzepliwością krwi – niewielkie, ale na tyle duże, że tatuowanie niesie znacznie wyższe ryzyko?
- co, gdy “pacjent” nie ma nikogo do asysty, a sam nie umie użyć sprzętu odpowiednio precyzyjnie?
Takich pytań mógłbym wypisać przynajmniej kilkanaście – a to tylko pierwsze, które przyszłyby mi do głowy.
Dlatego być może tatuaże medyczne już teraz, w pierwszych dekadach badań, powinny skupiać się równie mocno na swoim przeznaczeniu (diagnostyka), jak i na zastosowaniu (sposób aplikacji)?
Gdyby naukowcom z Chin faktycznie udało się opracować taki prosty, niewymagający żadnych baterii system diagnostyczny oparty najzwyczajniej w świecie na przyklejeniu plastra na skórę… to mogłoby zrewolucjonizować i tak rewolucyjny pomysł, jakim są tatuaże medyczne.
Trochę ta “rewolucjocepcja” zagmatwana, ale stawianie odpowiednich pytań i szukanie dziury w całym, by uodpornić system to podstawa każdego pomysłu, który na papierze czy w laboratorium wygląda dobrze. Bo w końcu to może już niedługo my, we własnych domach, będziemy z tych pomysłów korzystać. Więc dobrze by było, gdyby opracowano najlepszy możliwy na dany moment system.
Na dzisiaj to tyle – było znacznie bardziej opisowo, ale w kolejnej, czwartej części mojej mini-serii opowiem Ci już konkretnie i nieco mocniej naukowym językiem o pomyśle badaczy z Xi’an Jiaotong University. A to będzie dobry wstęp, żeby każdy mógł łatwiej zrozumieć dlaczego tak bardzo jaram się tym, że tatuaże medyczne naprawdę mogą niedługo stać się “faktem dokonanym”, a nie tylko fajnie brzmiącą teorią.
Źródła:
- Artykuł: “A Colorimetric Dermal Tattoo Biosensor Fabricated by Microneedle Patch for Multiplexed Detection of Health-Related Biomarkers” (Rongyan He, Hao Liu, Tianshu Fang, Yan Niu, Huiqing Zhang, Fei Han, Bin Gao, Fei Li, Feng Xu), Advanced Science, 2021, 8, 2103030, DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202103030
- Wojskowe Centrum Kształcenia Medycznego, opracowanie o IZAS-05: “Indywidualne wyposażenie żołnierza, Ratownika Pola Walki; IZAS – 05“