Инновационные решения неприятных проблем со здоровьем в развивающихся странах появляются с поразительной регулярностью в лаборатории в Университете риса Хьюстона.
Именно здесь Ребекка Ричардс-Кортум, профессор биоинженерии, провела 12 лет, руководя командами студентов, врачей, ученых и работников здравоохранения здесь и по всему миру, вместе со своей коллегой Марией Оден в разработке недорогих, высокопроизводительных технологий. для стран с ограниченными ресурсами.
Достижение невозможных целей при одновременном выполнении нескольких обязанностей является частью ДНК Ричардса-Кортума.
Помимо преподавательской и лабораторной работы, она часто посещает зарубежные поездки, связанные с исследованиями. 53-летняя мать шести лет, включая двух девочек, которых она и ее муж усыновили из Эфиопии, также является преданным марафонцем. С теплыми пытливыми глазами и успокаивающим голосом неудивительно, что, будучи матерью, оказала решающее влияние на проблемы, которые она решает. Например, она сотрудничала с Элизабет Молинье, педиатром и профессором в Малави, в течение многих лет. Около 2009 года Молинье сказала ей, что многие дети в Малави рождаются преждевременно, и у половины из них проблемы с дыханием.
Во всем мире респираторные инфекции являются основной причиной смерти у детей в возрасте до пяти лет. В Малави, не имеющей выхода к морю стране на юге Африки, немного меньшей, чем в Пенсильвании, показатель выживаемости недоношенных детей с респираторным расстройством составил всего около 25 процентов.
Американские дети, рожденные с респираторными заболеваниями, могут лечиться с помощью терапии, доступной с 1970-х годов, которая называется «пузырьковое постоянное положительное давление в дыхательных путях» (bCPAP). Поток сжатого воздуха, доставляемого к воздушным мешочкам младенца, держит их открытыми. Цена на терапию начинается примерно с 6000 долларов - далеко за пределами досягаемости большинства больниц в нестабильных обществах.
Ричардс-Кортум поставила перед своими старшими студентами-биологами задачу создать систему bCPAP, которая была бы доступной по цене и могла бы работать в суровых условиях. В 2010 году они придумали прототип устройства под названием Pumani CPAP за 150 долларов. Они подали заявку на патент на устройство. Он использовал аквариумные насосы для рыб, купленные в местном зоомагазине, чтобы обеспечить такое же давление и поток, что и его более дорогой аналог в детской больнице Техаса.
После клинической оценки выживаемость детей из Малави с респираторным расстройством подскочила с 24 до 65 процентов. Обновленная модель, которая продается по цене около 800 долларов, доступна от 3-й Stone Design, Сан-Рафаэль, штат Калифорния.
«Он используется более чем в 30 странах, в том числе в каждом правительстве, центральной и районной больнице в Малави, где он был первоначально», - говорит Ричардс-Кортум. «Мы выбрали имя« Пумани », потому что оно означает« дышать спокойно »на местном языке».
Ричардс-Кортум является основателем и директором Института глобального здравоохранения Райса 360 °, а также одним из создателей Оден его учебной программы «За пределами традиционных границ». В дополнение к курсам, которые включают инженерию, социологию и экономику, студенты прорезают свои зубы в дизайне в течение восьминедельного вводного проекта, прежде чем перейти к семестровой и годовой задачам проектирования.
В конце семестра они могут подать заявку на летнюю стажировку в том месте, где были поставлены задачи по проектированию, и получить критические оценки своих проектов на ранней стадии от рабочих на местах. Многие студенты возвращаются домой, чтобы продолжить учебу и усовершенствовать конструкцию, подходящую для клинического использования, такую как устройство Pumani CPAP. Это исследование позволило получить десятки патентов и привело к установлению рабочих отношений с больницами в Руанде, Сальвадоре, Бразилии, Ботсване, Китае и других странах.
Возьмите желтуху, болезнь, которая вызывает пожелтение кожи. Это происходит, когда в организме накапливается билирубин, красновато-коричневое вещество, возникающее в результате разрушения эритроцитов. Многие младенцы, особенно недоношенные новорожденные, восприимчивы. Если не лечить, накопление билирубина может привести к форме повреждения головного мозга, называемой ядерной желтухой, и даже смерти. Врачи могут лечить желтуху с помощью одного из множества недорогих светодиодных приборов с синим светом, доступных в Малави.
Но настоящая проблема, по словам Ричардса-Кортума, в первую очередь заключается в диагностике желтухи новорожденных, «особенно у детей с темной кожей, где становится все труднее оценить пожелтение кожи». Современные диагностические технологии обычно основывались на центрифугах или спектрофотометрах, которые были слишком дороги для многих больниц в развивающихся странах.
В 2014 году команда Ричардса-Кортума разработала устройство для диагностики желтухи под названием BiliSpec, считывающее устройство с питанием от батареи с тремя светодиодами и фотодиод, который может определять количество билирубина в системе. Клиницисты больницы могут взять каплю крови ребенка и приложить ее к одноразовому листу бумаги, который отделяет плазму.
После того, как полоска вставлена в считывающее устройство, врачи могут получить точное измерение молекулы, вызывающей желтуху, примерно за минуту. Устройство, стоимость которого составляет менее 100 долларов, было протестировано в ходе клинической оценки на 70 младенцах в Малави, что соответствует стандартам производительности США. В августе этого года Ричардс-Кортум получил финансирование для проведения широкомасштабных клинических испытаний и создания основы для производства BiliSpec в Малави.
Иногда прорыв в одной области может улучшить жизнь и в других частях больницы. Показательный пример: шприцевой насос, разработанный для центральной больницы королевы Елизаветы в Малави.
Поскольку у детей очень маленький объем крови, любые внутривенные лекарства должны доставляться с точной скоростью. Пики напряжения и перебои в подаче электроэнергии в больницах Малави сделали их доступные устройства практически неэффективными и неэффективными.
Ричардс-Кортум и ее ученики придумали недорогой (500 долларов) насос, работающий от батареи и работающий более 60 часов, даже если он отключается. Пружина с постоянным усилием, похожая на пружину электрического открывания гаражных ворот, обеспечивает необходимую энергию для работы поршня.
Но шприцевой насос помог и будущим мамам.
Женщины, которые имеют высокое кровяное давление во время беременности, состояние, называемое преэклампсией, обычно лечат с помощью инъекций сульфата магния.
«Если у вас нет шприцевого насоса, вам нужно вводить этот препарат внутримышечно», - говорит Ричардс-Кортум. «Это чрезвычайно болезненно. Поэтому мы используем один и тот же шприцевой насос для доставки сульфата магния в родильное отделение».
Он не только точно контролирует скорость инъекции, чтобы сделать лекарство более эффективным, но и намного более удобен для матерей.
«Я думал, что люди могут более неохотно использовать новые технологии, но на самом деле это на 100 процентов противоположно этому», - говорит Ричардс-Кортум. «Они абсолютно верные партнеры в попытках двигаться вперед».
Несмотря на то, что эти изобретения меняют жизнь, самым долгосрочным вкладом Ричардса-Кортума может стать подготовка будущих специалистов по решению проблем и новаторов - это отличие упоминалось, когда она была названа стипендиатом Фонда Макартуров в 2016 году и получила «гениальный грант» в размере 625 000 долларов.
«Есть большая сила в том, чтобы иметь 18-, 19- и 20-летних, которые находятся на пике своего творчества и которым не сказали, что вы не можете сделать это таким образом», - говорит Ричардс-Кортум. "Это весело смотреть".
Роберт Лероз - писатель из Нью-Йорка. Его работы были опубликованы в «Крисчен Сайенс Монитор», в « Дне новостей», « The Costco Connection», « Полушариях» и других публикациях.
