Ny teknologi: Mikrobrikker kan implanteres i kroppen og raskt varsle når noe er galt

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.

Teknologien kalles «lab-on-a-chip» (LOC) eller laboratorium på en brikke. Her er forsker Elizaveta Vereshchagina i gang i laben. (Foto: Werner Juvik)

– Klarer vi å oppdage for eksempel en begynnende kreftsykdom kan det ha utrolig mye å si for utfallet, sier forsker.

– Å ta prøver og få dem undersøkt i laboratorier tar tid og legger beslag på ressurser i helsevesenet. Vi tror at mange av prøvene kan analyseres med en gang – og med like høy kvalitet som i store laboratorier.

Det sier forsker Elizaveta Vereshchagina ved MiNaLab, Sintefs mikro- og nanolaboratorium i Oslo.

Teknologien kalles «lab-on-a-chip» (LOC) eller laboratorium på en brikke.

Kan revolusjonere diagnostisering

Michal Mielnik er forskningsleder ved MiNaLab. 

Han tror minilaboratoriene i første omgang vil bli brukt for å foreta raske analyser på legekontor og sykehus, uten å gå veien om et laboratorium. 

I akutte situasjoner er det en kjempefordel å få raske svar.

Denne gjengen utvikler ørsmå mikrobrikker som skal avløse tradisjonelt laboratorieutstyr og gi oss prøvesvar på et blunk. Fra venstre: Elizaveta Vereshchagina, Erik Andreassen og Michal Mielnik. (Foto: Remy Eik-Nikolaisen)

– Mikro- og nanoteknologi er i ferd med å revolusjonere diagnostisering av sykdommer og overvåkning av helse – både utenfor og inni kroppen. Teknologien er godt egnet til at pasienten kan gjøre det meste selv. Dataene overføres til fastlegen eller spesialisten, sier Mielnik.

Han forteller at noen slike lab-på-brikke finnes allerede. Og nye kommer. 

– Vi er med i utviklingen av flere, sier forskningslederen.

Fulle av sensorer

En lab-på-brikke kan analysere væsker som blod, urin, spytt og væske fra kroppens celler. 

Brikkene som er på markedet, er på størrelse med et kredittkort. De er utstyrt med sensorer, elektronikk, kammer og kanaler i mikroskopisk skala.

De største kanalene kan være noen hundre mikrometer. Det er som tykkelsen på et hårstrå. 

Mengden av væske som trengs for analyse, er bitte liten. Som volumet av et knappenålshode.

– I så små mengder oppfører væsker seg annerledes enn det vi er vant med. De kan manipuleres med blant annet lys, lyd og strøm. I et elektrisk felt beveger biologiske partikler seg med ulik hastighet. Da kan man plukke ut de som har størst diagnostisk verdi, for eksempel fra blodplasma, forklarer Vereshchagina.

Åpner for helt nye muligheter

Mielnik mener teknologien har et stort potensial.

– Brikkene åpner for helt nye muligheter for å stille diagnoser og helseovervåkning. I prinsippet kan mikrobrikker avsløre alt eller i alle fall det meste om helsa vår, sier han.

Han forklarer at vi per nå verken har verktøy eller mulighet for å diagnostisere mange sykdommer før symptomene oppstår. 

– I fremtiden vil vi kunne stille diagnosen på et mye tidligere stadium. Klarer vi å oppdage for eksempel en begynnende kreftsykdom kan det ha utrolig mye å si for utfallet. 

Forutser kolsanfall

Vereshchagina er med i et prosjekt som skal hjelpe kolspasienter og leger å forutsi kolsanfall. I verste fall er slike anfall dødelige. 

Sammen med oppstartsbedriften RespiQ og konsortiet BreathSense utvikler MiNaLab sensorer for å finne biomarkører i pusten som avslører at et anfall er under oppseiling. 

Kan medisinering settes i gang tidligere, vil det dempe eller hindre et anfall.

Hjelper personer med lammelser

De små dimensjonene gjør at mikrobrikker også kan implanteres i kroppen og stå i forbindelse med verden utenfor. 

Selskapet InVivo Bionics er et knoppskudd fra MiNaLab. De har utviklet en løsning der en mikrobrikke med sensorer overvåker trykket i urinblæra. Den forteller via smarttelefonen når du må tisse. Implantatet er bare én kvadratmillimeter stort.

– I første omgang er dette laget for å hjelpe legene med å velge riktig behandling. Det er viktig for alle som sliter med å tisse eller med å holde tilbake urin, sier Mielnik.

Han forteller at dersom selskapet lykkes med å få løsningen ut i markedet, vil det være et kjempeløft i livskvaliteten for alle med ulike typer blæreproblemer. Det er problemer som forstørret prostata og urinlekkasje. 

Ambisjonen til selskapet på sikt er å ta i bruk den teknologien også for folk med andre typer lidelser.

Mikrobrikker inne i kroppen kan også brukes til å overvåke helsetilstanden til personer med kroniske lidelser, som for eksempel diabetes.

Denne lille mikrobrikken kan analysere biologiske væsker og gi oss kjappe svar på hvordan det står til med helsa vår. (Foto: Lena Gill)

– Er du avhengig av å ta stadige blodprøver og kanskje dra frem og tilbake til lege eller sykehus, er det en stor forbedring hvis du kan overvåke sykdommen med en brikke i kroppen. På den måten får pasienten helt nye muligheter til å følge opp sin egen helsetilstand, forteller Vereshchagina.

Biologisk alarm

Høyteknologi i liten skala kan også operere i samspill med biologisk materiale. 

Når kroppen angripes av en sykdom, dannes antistoffer. Henter man ut disse fra kroppen og kombinerer dem med en brikke, kan man lage en felle. Den kan oppdage sykdom i en prøve fra en pasient.

Antistoffet vil gjenkjenne og fange viruset eller bakterien. Brikken varsler dermed videre om «fangsten». 

Slik kan sykdom oppdages veldig tidlig. 

Mikrobrikker med biologisk materiale kan også implanteres i kroppen og varsle når noe er galt.

– Et lite laboratorium på brikke og implantater med sensorer er ennå i en tidlig fase. Men utviklingen går fort, og potensialet er enormt. Her må eksperter på ulike fagfelt komme sammen – og det må satses, sier Mielnik.

Styrkes av kunstig intelligens

Forskningslederen mener kunstig intelligens vil bety et stort løft for medisinske sensorteknologier i miniatyr.

– Ambisjonen er å samle inn, utveksle og analysere pasientens data fra ulike enheter i sanntid. Her spiller teknologiene vi utvikler en spesielt viktig rolle, sier Mielnik.