Κβαντικές κουκίδες νανοσωματιδίων και λουσιφεράση

Από IEEE Spectrum, Smithsonian Magazine και Biometric Update

Μια ομάδα με επικεφαλής τους επιστήμονες του MIT έχει παρουσιάσει μια τολμηρή πρόταση όπου ένα ευανάγνωστο ιστορικό εμβολιασμού μπορεί να εγγραφεί στο σώμα. Η λύση του προβλήματος τήρησης αρχείων, υποστηρίζουν, μπορεί να είναι απλώς μια ένεση μοτίβων αόρατων νανοσωματιδίων κάτω από το δέρμα. Όπως και οι κωδικοί QR, αυτά τα σχέδια μπορούν να σαρωθούν και να διαβαστούν από smartphones και κάποια μέρα μπορεί να επιτρέψουν στους παρόχους υγείας να αρχειοθετούν και να έχουν πρόσβαση στους προηγούμενους εμβολιασμούς των ασθενών, χωρίς τη φασαρία εξωτερικών αρχείων.

Η τεχνολογία τατουάζ, που περιγράφεται σήμερα (18/12/2019) στο περιοδικό Science Translational Medicine , βρίσκεται ακόμη στα αρχικά στάδια ανάπτυξης και δεν έχει δοκιμαστεί ακόμη σε ανθρώπους. Ωστόσο, τα πειράματα της ομάδας σε αρουραίους υποδηλώνουν ότι αυτά τα ιατρικά χαράγματα είναι ασφαλή και μακροχρόνια και μπορούν να χορηγηθούν παράλληλα με εμβόλια χωρίς να διακυβεύεται η αποτελεσματικότητα.

Εάν προχωρήσει η έρευνα της ομάδας, οι μελλοντικές προσπάθειες θα επικεντρωθούν στην παροχή της τεχνολογίας σε παιδιά σε χώρες με χαμηλό και μεσαίο εισόδημα, όπου πολλοί εξακολουθούν να βασίζονται σε χάρτινες κάρτες ή πιστοποιητικά για την παρακολούθηση του ιστορικού εμβολιασμού τους. Ωστόσο, άλλοι ειδικοί προειδοποιούν ότι τόσο τα τεχνικά όσο και τα ηθικά εμπόδια ενδέχεται να παρεμποδίσουν την εφαρμογή του - ακόμη και σε μέρη όπου χρειάζονται περισσότερα εργαλεία για την καταπολέμηση της εξάπλωσης της νόσου.

«Το να βρεις πώς να παρακολουθείς καλύτερα τον εμβολιασμό είναι απίστευτα σημαντικό για τα συστήματα υγείας και τη δημόσια υγεία», λέει η βιοηθικός του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, Nancy Kass , η οποία δεν συμμετείχε στο έργο. Αλλά τα ενέσιμα νανοσωματίδια που αποκαλύπτουν προσωπικές πληροφορίες για έναν ασθενή «θα μπορούσαν να παρερμηνευθούν και να δημιουργήσουν φήμες», λέει.

Με παρόμοιες ανησυχίες στο μυαλό, οι ερευνητές, με επικεφαλής τους γενετικούς μηχανικούς Robert Langer και Ana Jaklenec, ετοιμάζονται να πραγματοποιήσουν έρευνες για να εκτιμήσουν εάν τα αόρατα τατουάζ θα γίνουν αποδεκτά από τους ντόπιους σε περιοχές υψηλής προτεραιότητας. Με την υποστήριξη του Ιδρύματος Bill & Melinda Gates, οι συνεντεύξεις στο Μαλάουι, το Μπαγκλαντές (*) , το Μπενίν και την Κένυα θα ξεκινήσουν στις αρχές του επόμενου έτους (2020), σχετικά με την αποδοχή της τεχνολογίας, πώς και πού θα είναι πιο χρήσιμη και εάν οι γονείς θα συναινέσουν.

(*)[To ID2020 Alliance ξεκίνησε ένα νέο πρόγραμμα ψηφιακής ταυτότητας στην ετήσια σύνοδο κορυφής του στη Νέα Υόρκη, σε συνεργασία με την κυβέρνηση του Μπαγκλαντές, τη συμμαχία εμβολίων Gavi και νέους κυβερνητικούς, ακαδημαϊκούς και φιλανθρωπικούς εταίρους .

Το πρόγραμμα που αξιοποιεί τον εμβολιασμό ως ευκαιρία για την καθιέρωση ψηφιακής ταυτότητας αποκαλύφθηκε από το ID2020 σε συνεργασία με το Πρόγραμμα Πρόσβασης στην Πληροφορία της κυβέρνησης του Μπαγκλαντές (a2i), τη Γενική Διεύθυνση Υπηρεσιών Υγείας και την Gavi σύμφωνα με την ανακοίνωση.]

«Θέλουμε οι άνθρωποι να είναι άνετοι», λέει ο συγγραφέας της μελέτης Kevin McHugh , γενετικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Rice. "Ο στόχος είναι η ευρεία υιοθέτηση."

Αν και κάπως συγκρίσιμα με τα τατουάζ, τα ίδια τα σημάδια δεν μοιάζουν με παραδοσιακό μελάνι. Παραδίδονται από ένα έμπλαστρο μικροβελόνων - ένα πλέγμα τεσσάρων μικροσκοπικών αιχμών μήκους 1,5 χιλιοστών που πονάνε λιγότερο από τις τυπικές ενέσεις - αποτελούνται από νανοσωματίδια που δεν ανιχνεύονται σε ορατό φως, λαμπερά μόνο όταν προβάλλονται σε υπέρυθρες. Είναι αόρατα με γυμνό μάτι.

Κατά τη διάρκεια δύο λεπτών, τα νανοσωματίδια διαχέονται από τις μικροβελόνες σε ένα ρηχό στρώμα δέρματος, όπου εναποτίθενται σε απλά μοτίβα κουκκίδων. Στη συνέχεια, το έμπλαστρο αφαιρείται, αφήνοντας πίσω του ένα λεπτό σημάδι που μπορεί ακόμα να απεικονιστεί αφού εκτεθεί στο φως του ήλιου για 5 συνεχόμενα έτη, δείχνουν τα πειράματα της ομάδας.

«Αυτό συνδέει το εμβόλιο με το ίδιο το αρχείο και συνδέει το αρχείο με το άτομο», λέει ο McHugh.«Δεν μπορεί ποτέ να χαθεί, δεν μπορεί ποτέ να παραποιηθεί».

Από εκεί, η ανάγνωση των κουκίδων μοιάζει πολύ με τη σάρωση ενός κωδικού QR.

Ακόμα και με πολλαπλές λήψεις εμβολίων,τα σημάδια είναι αρκετά μικρά ώστε «ολόκληρη η σειρά εμβολίων σας να χωράει μέσα σε μερικές ίντσες»

Αν και τα ίδια τα νανοσωματίδια δεν περιέχουν ιατρικά φάρμακα, οι ερευνητές τα παρέδωσαν με ασφάλεια σε αρουραίους παράλληλα με ένα εμβόλιο κατά της πολιομυελίτιδας, το οποίο φάνηκε να παρέχει ακόμα τα προστατευτικά του οφέλη. Αυτός είναι ο απώτερος στόχος, λέει ο McHugh: να χορηγείτε πάντα το φάρμακο και το τατουάζ σε συνδυασμό, οπότε δεν υπάρχει κίνδυνος να αποκτήσετε το ένα χωρίς το άλλο.

Αν και η λάμψη των κουκίδων τελικά εξασθενεί, τα νανοσωματίδια παραμένουν για πάντα.

Προς το παρόν, τα έμπλαστρα μικροβελόνων μπορούν να συμπεριλάβουν μόνο μερικά απλά σχήματα. Αλλά η προσθήκη περισσότερων μικροβελόνων θα μπορούσε να κάνει τα σχέδια πιο περίπλοκα, ενδεχομένως να μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με την ημερομηνία, τη δοσολογία, τον αριθμό παρτίδας και πολλά άλλα.

Το φως των νανοσωματιδίων παράγεται από την ουσία λουσιφεράση.

Η λουσιφεράση είναι ένας γενικός όρος για την κατηγορία των οξειδωτικών ενζύμων που παράγουν βιοφωταύγεια και συνήθως διακρίνεται από μια φωτοπρωτεΐνη. Το όνομα χρησιμοποιήθηκε αρχικά από τον Raphaël Dubois ο οποίος εφήυρε τις λέξεις λουσιφερίνη και λουσιφεράση, για το υπόστρωμα και το ένζυμο, αντίστοιχα. Και οι δύο λέξεις προέρχονται από τη λατινική λέξη lucifer που σημαίνει εωσφόρος.