В юности Джон Сантини проходил практику в лаборатории знаменитого биоинженера Роберта Лангера в Массачусетском технологическом институте. Однажды начальник подал ему интригующую идею: а что если использовать оборудование для производства полупроводников для изготовления микроаптек, вшитых непосредственно в больных людей?
Сантини был заинтригован, и остался в МТИ писать диссертацию, чтобы исследовать эту возможность. Произвести рабочее устройство оказалось куда сложнее, чем он представлял вначале. Но спустя 17 лет и $72 млн венчурных денег его проект породил-таки устройство, способное выдержать все трудности существования в человеческом теле. Компания MicroChips, основанная им вместе с Лэнгером в 1999 году, должна уже в ближайшие месяцы начать испытания устройства на пациентах с остеопорозом.
Прибор, заключенный в титановый корпус, размером напоминает маленький пейджер и снабжен антенной, принимающей и передающей сигналы в радиусе метра от тела человека. Инертная силиконовая плата, помещенная внутри, содержит 100 крохотных резервуаров объемом в одну трехтысячную миллилитра, высвобождающих лекарство в ответ на электрический сигнал.
В результате первого испытания должно выясниться, сможет ли имплантированное устройство заменить годовой курс инъекций гормона паращитовидной железы (дженерика препарата Forteo, разработанного в компании Eli Lilly для восстановления костей). Только 30% процентов выдерживают полный курс лечения, когда лекарство приходится колоть. Исследователи MicroChips разработали высушенную формулу гормона, которую можно впрыскивать по команде, не прибегая к инъекциям.
Но возможности применения метода в будущем куда шире. Похожие устройства можно было бы имплантировать возле раковых опухолей, чтобы вводить в них смеси препаратов, подобранные под конкретное заболевание. Пациентам больше не придется раз в неделю отправляться в удаленный онкоцентр, чтобы сделать укол. Кроме того, препараты будут доставляться непосредственно в опухоль, что позволит увеличить дозы. «Зная генетические особенности пациента, можно назначить нужные препараты, разработать расписание и вводить их непосредственно в опухоль», — говорит Лэнгер, который, как сооснователь компании, заинтересован в рыночном успехе устройства.
Идея использования в устройстве технологий производства полупроводников лежала на поверхности, но с разработкой выпускающего механизма пришлось помучаться. Миниатюрные клапаны, говорит Сантини, не рассматривались, потому что нельзя было гарантировать, что внутри тела они не раскроются не вовремя или не залипнут в открытом виде. Решением стали тонкие крышки из металлической фольги, которые испаряются под действием электрического тока.
Первый прототип устройства, в котором использовалась золотая фольга, был представлен публике в журнале Nature в 1999 году. Но на опытах с собаками выяснилось, что золотая фольга не так прочна, как хотелось бы, и порой не испаряется по сигналу. «У животных система работала почти всегда, — говорит Сантини, — но для людей этого «почти» недостаточно». В этом году он ушел из MicroChips, чтобы возглавить отпочковавшуюся компанию, которая хочет применить технологию для лечения глазных болезней. Проблема с крышкой была решена при помощи платиновой фольги, зажатой между двумя слоями титана. Мембрана толщиной всего 38 микрон (в три раза тоньше волоса) способна выдержать давление в 27 атмосфер.
Еще одно многообещающее применение технологии MicroChips — создание более совершенных датчиков уровня сахара в крови диабетиков. Существующие образцы, которые производят Medtronic, Dexcom или Abbott Laboratories, вставляются в кожу как шприц и теряют чувствительность в течение недели: диагностические вещества вымываются жидкостями тела. MicroChips разработали имплантируемое устройство, в которое можно поместить множество крошечных сенсоров, — и каждый из них закрыт платиновой фольгой. Когда один сенсор перестает работать, открывается следующий, так что устройство может работать круглый год. Это был бы царский подарок для врачей, пытающихся всеми правдами и неправдами убедить пациентов следить за уровнем глюкозы достаточно регулярно, чтобы не допустить долговременных повреждений почек и сетчатки, говорит Уильям Тэмболейн, детский диабетолог из Йеля и научный консультант MicroChips. Испытания на людях назначены на следующий год. Среди инвесторов MicroChips и компания Medtronic, производящая системы непрерывного мониторинга уровня глюкозы.
При некоторых доработках устройство может стать платформой, передающей наружу самую разную медицинскую информацию, возможно, совмещенной с мобильным приложением, рассчитывающим дозы и режим приема лекарств. «Можно будет увидеть, принимает ли пациент лекарство, — говорит Лэнгер. — скажем, препарат от холестерина. И справляться с этой информацией в будущем при любой необходимости».