Inovativne rešitve za težave z zdravstvenimi težavami v državah v razvoju se v laboratoriju na Houstonovi univerzi Rice izpostavljajo z osupljivo pravilnostjo.
Tu je Rebecca Richards-Kortum, profesorica bioinženiringa, s svojo kolegico Marijo Oden 12 let vodila skupine študentov, zdravnikov, znanstvenikov in zdravstvenih delavcev tu in po svetu, da bi se lotila nizkocenovnih, visoko zmogljivih tehnologij za države z revnimi viri.
Doseganje nemogočih ciljev ob žongliranju z več odgovornostmi je del Richards-Kortumove DNK.
Poleg poučevanja in laboratorijskih del pogosto sodeluje v raziskovalnih potovanjih v tujini. 53-letna mati šestih let, vključno z dvema dekletoma, ki sta jih skupaj z možem posvojila iz Etiopije, je tudi predana maratonecka. S toplimi radovednimi očmi in pomirjujočim glasom ne preseneča, da je bila mati odločilno vplivala na težave, ki jih opravlja. Na primer, dolga leta je sodelovala z Elizabeth Molyneux, pediatrinja in profesorica v Malaviju. Okoli leta 2009 ji je Molyneux povedal, da se veliko dojenčkov v Malaviju rodi prezgodaj in polovica jih ima težave z dihanjem.
Dihalne okužbe so v glavnem vzrok smrti pri otrocih, mlajših od petih let. V Malaviju, v južni Afriki, nekoliko manjši od Pensilvanije, je stopnja preživetja nedonošenčkov z dihalno stisko znašala le okoli 25 odstotkov.
Ameriške dojenčke, rojene z dihalnimi težavami, lahko zdravimo s terapijo, ki je na voljo od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, imenovano mehurčni stalni pozitivni tlak v dihalnih poteh (bCPAP). Tok zraka pod tlakom, doveden dojenčkovim zračnim vrečam, jih ohranja odprte. Cena terapije se začne približno 6000 dolarjev - daleč izven dosega večine bolnišnic v krhkih družbah.
Richards-Kortum je svojim starejšim študentom bioinženiringa naložila, da ustvarijo sistem bCPAP, ki bo cenovno dostopen in bi lahko deloval v težkih okoljih. Leta 2010 so iznašli prototip, imenovan Pumani CPAP naprava, za 150 dolarjev. Na napravo so prijavili patent. Za akvarijske črpalke za ribe, kupljene v lokalni trgovini za hišne ljubljenčke, je uporabila enak pritisk in pretok kot njegova dražja kolegica v teksaški otroški bolnišnici.
Po klinični oceni je stopnja preživetja za malavijske dojenčke z dihalno stisko poskočila s 24 na 65 odstotkov. Posodobljeni model, ki se prodaja za približno 800 dolarjev, je na voljo pri 3rd Stone Design, San Rafael, podjetje s sedežem v Kaliforniji.
"Uporabljajo ga v več kot 30 državah, vključno z vsako vlado, centralno in okrožno bolnišnico v Malaviju, kjer se je prvotno začelo, " pravi Richards-Kortum. "Ime Pumani smo izbrali, ker v lokalnem jeziku pomeni 'spočiti dihati."
Richards-Kortum je ustanovitelj in direktor Inštituta za globalno zdravje Rice 360 ° ter soustvarjalec njegovega dodiplomskega učnega načrta onkraj tradicionalnih meja z Odenom. Poleg tečajev, ki vključujejo inženiring, sociologijo in ekonomijo, so si študentje v osemtedenskem uvodnem projektu rešili zobe pri oblikovanju, preden so se lotili semestrskih in celoletnih oblikovalskih izzivov.
Na koncu semestra se lahko prijavijo na poletno pripravništvo v kraju, ki je predložil izziv za oblikovanje, in od delavcev na terenu dobijo kritike o svojih načrtih v zgodnji fazi. Številni študenti se vrnejo domov, da nadaljujejo s študijem in izpopolnijo zasnovo, ki je primerna za klinično uporabo, kot je naprava Pumani CPAP. Ta raziskava je ustvarila na desetine patentov in privedla do delovnih odnosov z bolnišnicami v Ruandi, El Salvadorju, Braziliji, Bocvani, na Kitajskem in drugje.
Vzemite zlatenico, bolezen, ki povzroči porumenelost kože. Pojavi se, ko se v telesu nabere bilirubin, rdečkasto rjava snov, ki nastane zaradi razpada rdečih krvnih celic. Občutljivi so številni dojenčki, zlasti nedonošenčki. Če se ne zdravi, lahko kopičenje bilirubina povzroči obliko poškodbe možganov, imenovano kernicterus in celo smrt. Zdravniki lahko zlatenico zdravijo z eno od številnih nizkocenovnih LED modrih LED naprav, ki so na voljo v Malaviju.
Toda resnična težava je po Richards-Kortumu v prvi vrsti diagnosticiranje novotvorbene zlatenice, "še posebej pri temnejših kožnih dojenčkih, kjer postane težje ceniti porumenelost kože." Trenutna diagnostična tehnologija se je ponavadi opirala na centrifuge ali spektrofotometre, ki so bili za številne bolnišnice v državah v razvoju predragi.
Leta 2014 je ekipa Richards-Kortuma pripravila diagnostično napravo za zlatenico, imenovano BiliSpec, čitalnik z baterijskim napajanjem s tremi LED-ji in fotodiodom, ki lahko določi količino bilirubina v sistemu. Bolnišnični kliniki lahko vzamejo kapljico otrokove krvi in jo nanesejo na kos papirja za enkratno uporabo, ki ločuje plazmo.
Ko je trak vstavljen v čitalnik, lahko zdravniki v približno eni minuti dobijo jasno meritev molekule, ki povzroča zlatenico. Naprava, ki stane manj kot 100 dolarjev, je bila testirana v klinični oceni na približno 70 dojenčkih v Malaviju in dosegla ameriške standarde uspešnosti. Richards-Kortum je avgusta letos prejel sredstva za izvajanje obsežnih kliničnih preskušanj in postavil podlago za proizvodnjo BiliSpeca v Malaviju.
Včasih lahko preboj na enem območju izboljša življenje tudi v drugih delih bolnišnice. Primer: črpalka za brizgo, razvita za centralno bolnišnico kraljice Elizabete v Malaviju.
Ker imajo dojenčki zelo majhen volumen krvi, je treba vsaka intravenska zdravila dajati natančno. Zaradi napetostnih konic in izpadov električne energije v bolnišnicah v Malaviju so bile njihove razpoložljive naprave nepraktične in neučinkovite.
Richards-Kortum in njeni študenti so si omislili poceni črpalko (500 USD), ki deluje napolnjeno z baterijo in je dobra več kot 60 ur, tudi če se moč izklopi. Vzmet s konstantno silo - podobno kot v električnem odpiraču za garažna vrata - zagotavlja potrebno energijo za delovanje bata.
Toda črpalka brizga je pomagala tudi bodočim materam.
Ženske, ki imajo med nosečnostjo visok krvni tlak, stanje, ki se imenuje preeklampsija, običajno zdravijo z injekcijami magnezijevega sulfata.
"Če nimate na voljo črpalke brizge, morate to zdravilo injicirati intramuskularno, " pravi Richards-Kortum. "Zelo boleče je. Zato uporabljamo isto črpalko za brizgo, da dostavimo magnezijev sulfat v porodnišnico."
Ne le, da natančno nadzira hitrost injiciranja, da bi zdravila naredila učinkovitejša, ampak je tudi za matere veliko bolj udobna.
"Mislila sem, da ljudje morda bolj neradi sprejemajo nove tehnologije, toda dejansko je bilo stoodstotno nasprotno od tega, " pravi Richards-Kortum. "So popolnoma resnični partnerji pri poskusu napredovanja."
Kakor se ti izumi spreminjajo v življenju, je Richards-Kortum najpomembnejši prispevek pri usposabljanju bodočih reševalcev problemov in inovatorjev - razliko, ki jo je navedlo, ko je bila leta 2016 imenovana za štipendijo fundacije MacArthur, in prejela 625.000 dolarjev "genialne donacije".
"Veliko je moči, ko imaš 18- in 19- in 20-letnike, ki so na vrhuncu svoje ustvarjalnosti in ki ti niso povedali, da tega ne moreš storiti tako, " pravi Richards-Kortum. "Zabavno je gledati."
Robert Lerose je pisatelj s sedežem v New Yorku. Njegovo delo je objavljeno v The Christian Science Monitor, Newsday, The Costco Connection, Hemispheres in drugih publikacijah.
