Znajdź zawartość

Od około 10 lat wiadomo, że możliwe jest włamanie się do rozrusznika serca czy pompy insulinowej i zaszkodzenie użytkownikowi tych urządzeń, a nawet jego zabicie. Teraz inżynierowie z Purdue University znacząco zwiększyli bezpieczeństwo takich urządzeń. Podłączamy coraz więcej urządzeń do ludzkiego organizmu, od inteligentnych zegarków po wyświetlacze do rzeczywistości wirtualnej. Wyzwaniem jest nie tylko zapewnienie komunikacji tak, by nikt nie mógł jej przechwycić, ale również uzyskanie większych przepustowości przy mniejszym zużyciu energii, wyjaśnia profesor Sheryas Sen. Płyny ustrojowe bardzo dobrze przenoszą sygnały elektryczne. Dotychczas te swoiste sieci lokalne organizmu (body area networks) wykorzystywały technologię Bluetooth to przesyłania sygnałów. Jednak jej użycie oznaczało, że sygnał można było przechwycić z odległości co najmniej 10 metrów. Zespół Sena opracował technologię, dzięki której sygnały wędrują po organizmie znacznie bardziej bezpiecznie, nie wychodząc na odległość większą niż centymetr poza powierzchnię skóry, a jednocześnie technologia ta zużywa 100-krotnie mniej energii niż Bluetooth. Nowa technologia wykorzystuje specjalne urządzenie, które sprzęga sygnały w zakres kwazistatyczny. To bardzo niski stan spektrum elektromagnetycznego. Grupa Sena już współpracuje z rządem i przemysłem w celu wykorzystanie swojego pomysłu w układach scalonych wielkości ziarna piasku. Prototypowy zegarek opracowany przez naukowców, wysyła sygnały po całym ciele. Grubość skóry czy włosów w żaden sposób nie wpływają na sprawność przesyłania danych, zapewnia Sen. Po raz pierwszy wykazaliśmy, jak można wykorzystać właściwości fizyczne organizmu do przesyłania sygnałów tak, by nikt nie mógł tych sygnałów podsłuchać, mówi profesor Sen.   « powrót do artykułu

U niektórych pacjentów z implantami kardiologicznymi (sztucznymi zastawkami, rozrusznikami itp.) rozwija się groźne niekiedy dla życia zakażenie krwi, ponieważ bakterie w ich organizmie mają zmutowany gen, ułatwiający im tworzenie biofilmu na urządzeniu. Zespół z Uniwersytetu Stanowego Ohio i Centrum Medycznego Duke University, który pracował pod przewodnictwem m.in. prof. Stevena Lowera, zauważył, że pewne szczepy gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus) dysponują kilkoma wariantami białek powierzchniowych, ułatwiającymi tworzenie biofilmów. Ponieważ biofilmy są antybiotykooporne, jedynym wyjściem było do tej pory chirurgiczne usunięcie implantu i zastąpienie go nowym. Chcąc ograniczyć liczbę zakażeń i kosztowność wdrażanych procedur, Amerykanie przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych i symulacji komputerowych. Sprawdzali, w jaki sposób bakterie przylegają do urządzeń, by utworzyć biofilm. Gdy proces zostanie uruchomiony, białka powierzchniowe bakterii łączą się z pokrywającym implant białkami surowicy ludzkiej krwi. Skoro jednak gronkowce znajdują się w nosie niemal połowy Amerykanów, czemu nie każdy pacjent przechodzi zakażenie? Czemu niektóre szczepy powodują infekcję, a niektóre pozostają uśpione? Naukowcy odkryli, że białka powierzchniowe gronkowców z 3 polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (ang. single nucleotide polymorphism, SNP) wiązały się z białkami surowicy mocniej niż u pacjentów z gronkowcami z innymi wariantami proteiny. Wielu specjalistów pracuje nad materiałami, które nie dopuszczą do związania bakterii, do problemu można jednak podejść od innej strony - od strony samych bakterii. Prof. Vance Fowler z Duke University dysponuje biblioteką izolatów S. aureus. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki niej uda się lepiej poznać oddziaływania między powierzchniami nieożywionymi a żywymi mikroorganizmami na poziomie molekularnym. W ramach najnowszego studium międzyuczelniany zespół badał 80 izolatów z 3 źródeł: 1) od pacjentów z zakażeniem krwi i potwierdzonym zakażeniem implantu kardiologicznego, 2) od pacjentów z zakażeniem krwi i niezakażonym urządzeniem oraz 3) z nosa zdrowych osób zamieszkujących ten sam obszar. Dr Nadia Casillas-Ituarte doprowadzała do związania pojedynczego gronkowca z fibronektyną pokrywającą powierzchnię skanującej sondy mikroskopu AFM (bakterie wykorzystują do tego adhezynę - białko wiążące fibronektynę A). Później próbowała je rozdzielić i zmierzyć siłę każdego połączenia. Jak dokładnie przebiegał eksperyment? Akademicy symulowali bicie ludzkiego serca, pozwalając, by na krótki moment doszło do związania. Później dźwigienkę podrywano, przeprowadzając taki zabieg co najmniej 100-krotnie na każdej komórce. Określano też działanie okolicznych komórek. W ten sposób powstał wykres dla ok. 250 tys. z nich. Pierwszym krokiem jest ustalenie, jak bakterie czują powierzchnię. Można zahamować ten proces, jeśli najpierw się go zrozumie - podkreśla Casillas-Ituarte. W kolejnym etapie badań naukowcy zsekwencjonowali aminokwasy wchodzące w skład białka wiążącego fibronektynę A ze wszystkich wykorzystanych izolatów. W ten właśnie sposób zidentyfikowali SNP charakterystyczne dla próbek pobranych od pacjentów z zakażeniami implantów kariologicznych. Symulacje komputerowe pokazały tworzenie się wiązań między białkami bakteryjnymi i ludzkimi. Przy standardowych sekwencjach białek cząsteczki trzymały się na dystans. Kiedy jednak zmieniono sekwencję 3 aminokwasów w bakteryjnym białku powierzchniowym, między białkami gronkowca i człowieka tworzyło się wiązanie wodorowe. Zmieniliśmy aminokwasy w taki sposób, by przypominały SNP zidentyfikowane u gronkowców od pacjentów z zakażeniami implantów. Wydaje się zatem, że SNP mają związek z tym, czy wiązanie się wytworzy, czy nie - tłumaczy Lower. Białko wiążące fibronektynę A jest jednym z ok. 10 białek powierzchniowych S. aureus, które tworzą wiązania z białkami komórki gospodarza. W przyszłości trzeba się więc będzie skupić na pozostałych. Nie można też wykluczyć, że istnieją warianty fibronektyny, które przyczyniają się do opisanego problemu.

Na świecie wielu ludzi umiera z powodu braku dostępu do rozruszników. Tymczasem pacjenci z USA twierdzą, że po śmierci chętnie oddaliby komuś potrzebującemu swoje urządzenie. W artykule opublikowanym w ostatnim numerze pisma Circulation specjaliści z Centrum Sercowo-Naczyniowego University of Michigan (UM) rozważają kwestie legalności i logistyki związanej z recyklingiem usuwanych przed pochówkiem czy kremacją rozruszników. Potem trzeba by je było wysterylizować i rozprowadzać po całym globie. Małe organizacje humanitarne sprawdziły, że ponowne użycie sztucznego rozrusznika serca jest bezpieczne i, co najważniejsze, skuteczne. Pacjenci żyją z nimi tak długo, jak żyliby z nowymi urządzeniami, a ryzyko zakażenia utrzymuje się na niskim poziomie. Ustanowienie zalegalizowanego programu ponownego wykorzystania rozruszników mogłoby przekształcić marnowane obecnie źródło w szansę na nowe życie dla obywateli różnych rejonów świata – uważa szefowa studium, dr Kim A. Eagle. Każdego roku 1-2 mln osób umierają z powodu braku dostępu do rozruszników, ale 84% pacjentów ankietowanych przez naukowców z UM zadeklarowało chęć oddania swojego kardiostymulatora do ponownego użycia. Współdziałając z odpowiednimi partnerami, udałoby się pomysł wcielić w życie, bo choć niektórzy producenci obniżyli koszt urządzenia do 800 dolarów, dla części ludzi to nadal za wysoka cena. Mimo znacznego obniżenia kosztów cena nowego rozrusznika jest często wyższa niż roczny dochód przeciętnego robotnika w krajach rozwijających się – podkreśla Eagle. W ostatnich dziesięcioleciach w krajach uprzemysłowionych liczba zgonów z powodu zawałów czy udarów spadła, lecz tam, gdzie dochód jest średni lub niski, nadal można mówić o epidemii chorób sercowo-naczyniowych. W Amerykach Środkowej i Południowej występuje np. pasożytnicza choroba Chagasa (zwana inaczej trypanosomozą amerykańską), która prowadzi do uszkodzenia i zaburzenia pracy mięśnia sercowego. Dotyka ona nawet 20 mln osób. Badanie ujawniło, że w Brazylii 72% biorców rozruszników zostało zainfekowanych na pewnym etapie życia świdrowcem Trypanosoma cruzi. W ramach Projektu Moje Serce – Twoje Serce nawiązano współpracę m.in. z dyrektorami domów pogrzebowych. Kardiostymulatory usunięte przed pogrzebem lub kremacją z rzadka są odsyłane do producentów, przeważnie zostają w domu pogrzebowym. Aż 89% ich kierowników ujawniło w sondażu, że gdyby dano im taką możliwość, oddaliby urządzenia organizacjom charytatywnym.

Okazuje się, że termoablacja – metoda stosowana zwykle do niszczenia guzów – daje bardzo dobre rezultaty również u pacjentów po zawale serca. Choć procedura nie jest łatwa do przeprowadzenia, wstępne badania wykazały, że może nawet o kilkadziesiąt procent zmniejszyć śmiertelność wśród chorych. Inną jej zaletą jest ograniczenie liczby zabiegów wszczepiania tzw. rozruszników serca, które choć ratują życie, mogą znacznie pogorszyć psychiczną kondycję pacjenta. Istotą zabiegu jest usunięcie z mięśnia sercowego tego fragmentu blizny pozawałowej, który może być źródłem groźnych zaburzeń rytmu serca. Aby tego dokonać, należy ustalić właściwe miejsce, wprowadzić w nie specjalną sondę, po czym naświetlić je za pomocą promieniowania radiowego. Zespół kierowany przez Marka Josephsona z Beth Israel Deaconess Medical Center w Bostonie przeprowadził badania na dwóch grupach pacjentów, liczących po 64 osoby. W pierwszej znalazły się osoby, które poddano termoablacji, w drugiej zaś – pacjenci leczeni tradycyjnie. Okazało się, że w ciągu dwóch lat wszczepiony "rozrusznik" musiał interweniować jedynie u 9 procent osób z pierwszej grupy, a w drugiej odsetek ten to aż 31%. Śmiertelność wśród pacjentów wyniosła odpowiednio 9% i 17%. Mimo że terapia dała obiecujące wyniki, liczba pacjentów uczestniczących w badaniach była zbyt mała, aby można było je uznać za miarodajne (m.in. nie brano pod uwagę osób leczonych farmakologicznie). Oznacza to niestety, że ofiary zawałów jeszcze nie mogą liczyć na 40-procentowe zmniejszenie ryzyka zgonu.

Badania przeprowadzone przez 17-letniego licealistę wykazały, że iPod może zakłócać działanie rozruszników serca. Podczas eksperymentów przetestowano 83 starsze osoby z wszczepionymi rozrusznikami. Odtwarzacz MP3 został umieszczony w odległości 5 centymetrów od ich klatki piersiowej i pozostawał tam przez 5-10 sekund. Okazało się, że w 29% przypadków doszło do interferencji pomiędzy oboma urządzeniami, a w 20% iPod zakłócił odczyt funkcji serca. W niektórych przypadkach do interferencji dochodziło nawet wówczas, gdy iPod został umieszczony w odległości 45 centymetrów. U jednego z pacjentów iPod spowodował zatrzymanie się rozrusznika. Jay Thaker, wspomniany licealista, prowadził swoje badania pod nadzorem profesora Krita Jongnarangsina z Wydziału Medycyny Sercowo-Naczyniowej Uniwersytetu w Michigan. Profesor Jongnarangsin mówi, że zatrzymanie rozrusznika u pacjenta, który nie ma własnego rytmu serca może spowodować poważne problemy. Na szczęście niewiele osób z rozrusznikami używa iPodów. Problemem jest jednak fakt, że używa ich 100 milionów innych ludzi i osoba z rozrusznikiem może bardzo łatwo nieświadomie mieć kontakt z niebezpiecznym dla niej urządzeniem. Konieczne są dalsze badania nad wpływem iPodów na rozruszniki oraz sprawdzenie, czy inne odtwarzacze muzyczne też mogą spowodować podobne problemy.

Magnesy lodówkowe mogą być zabójcze dla osób z wszczepionymi rozrusznikami serca i innymi podobnymi urządzeniami — ostrzegają eksperci. Bliski kontakt, w odległości ok. 3 cm, z magnesem neodymowym destabilizuje bowiem ich pracę (Heart Rhythm). Autorzy raportu uważają, że producenci magnesów powinni na nich umieszczać specjalne ostrzeżenia. Zwykłe magnesy ferrytowe (które wytwarzają słabsze pole magnetyczne) są bezpieczniejsze. Magnes neodymowy to magnes trwały, wytwarzany ze związku neodymu, żelaza i boru (Nd2Fe14B). Powstaje w wyniku prasowania sproszkowanych składników w polu magnetycznym w warunkach podwyższonej temperatury. Magnes neodymowy wytwarza bardzo silne pole magnetyczne, co oznacza dużą siłę przyciągania. Zwykłe magnesy są stalowoszare, a dostępne od niedawna neodymowe —srebrne i błyszczące. Ze względu na właściwości magnetyczne i niskie koszty produkcji, te ostatnie są używane w dyskach twardych komputerów, słuchawkach, głośnikach hi-fi, zabawkach, biżuterii oraz ubraniach. Badacze szwajcarscy z Uniwersytetu w Zurychu testowali wpływ magnesów neodymowych na 70 pacjentach kardiologicznych: 41 miało wszczepiony rozrusznik, a 29 implantowalny kardiowerter-defibrylator. Magnesy 8-gramowe, bez względu na rodzaj, wpływały na działanie wszczepionych urządzeń, gdy znajdowały się w odległości 3 lub mniej centymetrów od chorego. Naukowcy uważają, że większe magnesy neodymowe oddziałują na nie z większych odległości. Chociaż po usunięciu magnesu rozruszniki i kardiowertery działały normalnie, po dłuższej ekspozycji, np. gdy ktoś nosi magnetyczną plakietkę z imieniem, może dojść do trwałych uszkodzeń. Szef badań, Thomas Wolber, podkreśla, że lekarze powinni mówić pacjentom o potencjalnym zagrożeniu ze strony magnesów.