Vývoj elektroniky | 26. 9. 2016

Přístroj na elektroporaci usnadní práci lékařským týmům

Díky spolupráci tří brněnských institucí se podařilo vytvořit přístroj, s jehož pomocí mohou lékařské týmy v preklinické fázi výzkumu pracovat s metodou ireverzibilní elektroporace. Zařízení, určené pro tento druh léčby, totiž není pro celou řadu odborníků v ČR dostupné. Přístroj zkonstruovaný na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně má navíc až trojnásobný výkon oproti ostatním zařízením.

K čemu vlastně slouží přístroj na ireverzibilní elektroporaci? Do oblasti, kde je zhoubný nádor, se zasunou elektrody. Po úvodním nastavení je do místa vyslána série pulsů o napětí 1 500 až 3 000 voltů. Jeden takový puls trvá v řádu desítek mikrosekund. Mezi jednotlivými pulsy v sérii bývá interval zhruba jedné vteřiny. Buněčná stěna se působením vysokého napětí proděraví, na povrchu se objeví malé póry (odtud označení elektroporace). Takto narušená buňka pak postupně odumře.

V České republice tuto léčebnou metodu dosud umožňuje pouze jediné zařízení NanoKnife (od AngioDynamics), o které se dělí všechna klinická pracoviště. Pro celou řadu odborníků je tak nereálné s tímto zařízením v ceně několika milionů korun klinicky či experimentálně pracovat. I proto lékaři FN Brno potřebovali vytvořit přístroj, který by sloužil preklinickým experimentům, a na kterém by zároveň mohli snadno nastavit parametry výkonu (hodnota napětí, počet a délka pulsů) a umožňoval by navíc i přepínání jednotlivých aktivních elektrod.

„Rádi bychom v budoucnu upravili přístroj pro velkoplošnou elektroporaci. V takovém případě by se elektrody do orgánu nezapichovaly, ale měly by podobu velkoplošné vodivé mřížky, například z uhlíku. Ta by umožnila provést elektroporaci naráz po celé šíři daného orgánu. Proto náš přístroj nabízí až trojnásobný výkon oproti jiným zařízením,“ upřesnil Dalibor Červinka z Ústavu výkonové elektrotechniky a elektroniky. Zařízení vyvinuté na FEKT VUT v Brně dokáže dodat proud až 100 A o napětí až 5 kV. V oblasti medicíny má navíc potenciál k mnohem širšímu využití.

„Účelem bylo, aby měly zařízení k dispozici týmy, které dělají preklinické studie. Naší ambicí rozhodně není vyrábět lékařské přístroje. Tento prototyp ale nabízí velkou variabilitu nastavení, je tedy vhodný i pro náročné experimentální účely na živých organizmech,“ doplnil Červinka, podle kterého už o přístroj projevili zájem i pracovníci ICRC. Kromě narušení nádorových buněk je totiž možné zařízení použít i při zprůchodňování žlučových nebo močových cest a má uplatnění také v kardiologii.

Zadavatelem celého projektu byla Fakultní nemocnice Brno. „Myšlenka vývoje elektroporačního zařízení vznikla v roce 2014, kdy jsme cestou start-up grantu FN Brno zadali výrobu prototypu elektroporačního zařízení kolegům z FEKT VUT v Brně,“ vysvětlil Tomáš Andrašina z Radiologické kliniky FN Brno. Ten nyní jedná o spolupráci se zástupci izraelského Hadassah Hebrew University Medical Center a americkým Beth Israel Deaconess Medical Center Boston. Výhoda brněnského zařízení tkví v jeho univerzálnosti.

„Díky generátoru lze aplikovat vysokonapěťové pulzy pomocí rozličných aplikátorů, ať už jde o balónový elektroporační katetr, který zkoumáme, nebo další navržené jehlové a katetrové aplikátory, které vyvíjíme ve spolupráci s ICRC,“ uvedl Andrašina. Ten doufá, že se v budoucnu podaří vyvinout přístroj, jenž upustí od současné nutnosti celkové anestezie při zákroku. „I v celosvětovém měřítku je výzkum těchto technologií unikátní,“ dodal Andrašina.

První komunikaci mezi FN Brno a elektrotechnickou fakultou zprostředkoval Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně, jenž dlouhodobě spolupracuje s FEKT v oblasti přístrojové techniky v medicíně. „Jedinečná je především modifikace zařízení pro využití k léčbě nádorového onemocnění žlučových cest. A to vše díky úzké spolupráci na poli medicíny, fyziky a elektrotechniky,“ popsal mezioborovou spolupráci brněnských institucí Vladan Bernard z Biofyzikálního ústavu.

FEKT VUT v Brně nabízí ve spolupráci s Lékařskou fakultou MU i studijní obor Biomedicínská technika a bioinformatika, který připravuje budoucí odborníky pro oblast lékařských přístrojů a medicínské techniky.

Zdroj: www.vutbr.cz