Czujnik do pomiaru częstotliwości oddychania oraz związek chemiczny, który może leczyć i zapobiegać opryszczce spowodowanej przez wirus HSV-1. To wynalazki z Politechniki Wrocławskiej, które zdobyły nagrodę specjalną i wyróżnienie w Ogólnopolskim Konkursie Student Wynalazca.

Konkurs od 12 lat organizuje Politechnika Świętokrzyska. Nagradzani są w nim studenci, doktoranci i absolwenci, którzy w czasie studiów stworzyli (lub współtworzyli) wynalazek lub wzór użytkowy/przemysłowy chroniony prawem wyłącznym, zgłoszony do ochrony w Urzędzie Patentowym RP lub urzędzie ds. własności przemysłowej za granicą.

Na tegoroczną edycję nadesłano 103 projekty z 19 uczelni z całej Polski. Komisja konkursowa przyznała pięć równorzędnych nagród głównych, wyróżnienia i nagrody specjalne.

Czujnik oddechu – tani i bardzo czuły

Nagrodę specjalną Rektora Politechniki Świętokrzyskiej zdobył Arkadiusz Ziółkowski, doktorant z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki, członek zespołu BrainLab. Opracował on prototyp czujnika do pomiaru częstotliwości oddychania, a także sam sposób tego pomiaru.

Urządzenie zbudowane przez doktoranta działa w oparciu o elementy optyczne – źródło światła i element światłoczuły (obecnie: diodę na podczerwień i fotodiodę). Jest to więc tanie i bardzo czułe rozwiązanie pomiarowe.

- Oba elementy umieściłem na wspólnej osi optycznej, a pomiędzy nimi znajduje się fragment materiału elastycznego okalającego klatkę piersiową pacjenta. Może to być elastyczny pasek albo np. koszulka termiczna – opowiada twórca wynalazku. – Wskutek ruchów klatki piersiowej przędza materiału oddalają się od siebie w sposób wystarczający do zarejestrowania zmiany natężenia światła docierającego do elementu światłoczułego. Zmiana ta jest odczytywana w postaci zmiany napięcia generowanego przez element światłoczuły, a to pozwala na wyznaczenie aktualnej częstotliwości oddychania dzięki prostym algorytmom przetwarzania sygnału.

Ceny dostępnych obecnie na rynku niemedycznych czujników oddechowych wahają się od nieco ponad 1 tys. zł do nawet kilkudziesięciu tys. Jak podkreśla doktorant PWr, jego rozwiązanie pozwala zminimalizować koszty produkcji jednej sztuki do mniej niż 100 zł przy zachowaniu wysokiej jakości wyrobu.

Ziółkowski myśli o komercjalizacji swojego wynalazku. Na razie jest w trakcie procedur patentowych. Chciałby, by czujnik był dostępny szeroko – jako np. urządzenie przydatne do treningów oddechowych. Na dalszym etapie prac urządzenie mogłoby przejść certyfikację jako wyrób medyczny (np. w kontekście terapii nadciśnienia tętniczego, pozwalając u części chorych zmniejszyć dawkę farmakoterapii albo nawet całkowicie ją zastąpić).

Czujnik mógłby także służyć jako m.in. narzędzie do wykrywania bezdechu sennego, element pracy z oddechem podczas sesji mindfulnessowych, do terapii oddechowych jako alternatywa elektrostymulacji nerwu błędnego w leczeniu bólu chronicznego, w badaniach naukowych i w działalności rozrywkowo-edukacyjnej (czujnik oddechu jako kontroler w grach mobilnych, konsolowych i komputerowych).

Nowy związek lekiem na opryszczkę typu 1?

Naukowcy z PWr wspólnie z badaczami z Uniwersytetu Jagiellońskiego zdobyli także wyróżnienie w konkursie za odkrycie potencjału związku chemicznego, który może leczyć i zapobiegać opryszczce spowodowanej przez wirus HSV-1. Tytuł docenionego projektu to „Chiralna pochodna 2-azabicykloalkanowa z podstawnikiem dansylowym oraz jej zastosowanie”.

To praca zespołowa grupy uczonych: mgr inż. Dominiki Iwan, dr hab. Elżbiety Wojaczyńskiej, prof. uczelni, dr. hab. inż. Marcina Sieńczyka, prof. uczelni, dr inż. Renaty Grzywy z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej oraz prof. Krzysztofa Pyrcia i mgr Magdaleny Pachoty z Wydziału Biochemii Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagielońskiego.

Naukowcy przetestowali chiralną pochodną 2-azabicykloalkanową z podstawnikiem dansylowym jako inhibitora proteazy VP24 do hamowania replikacji wirusa HSV-1. Badania wykazały, że związek ten nie jest cytotoksyczny wobec zdrowych komórek i skutecznie powstrzymuje rozmnażanie się wirusa opryszczki.

- Ustalono że zahamowanie replikacji wirusa zachodzi na późnych etapach infekcji. Niewykluczony jest też mechanizm hamowania zachodzący na etapie adsorpcji wirusa – opowiada Dominika Iwan.

Aktualnie wyniki analiz laboratoryjnych naukowców z obu uczelni są przedstawione w zgłoszeniu patentowym o zasięgu międzynarodowym. Uczeni są także w trakcie procedury patentowej w Polsce.

Jak podkreśla doktorantka, wirus opryszczki HSV-1. to jeden z najszerzej rozpowszechnionych patogenów ludzkich. Szacuje się, że jego nosicielami może być nawet 90 proc. populacji.

– Wywołuje infekcje w obrębie śluzówki jamy ustnej. Bywa też – choć rzadziej – powiązany z zakażeniami w rejonie narządów płciowych – opowiada doktorantka. – Infekcja łatwo przenosi się poprzez kontakt bezpośredni. Objawy zakażenia są zwykle łagodne i ograniczają się do wypełnionych płynem pęcherzyków i owrzodzeń, popularnie nazywanych „zimnem”. HSV-1 bywa jednak również przyczyną schorzeń znacznie poważniejszych, np. wirusowe zapalenie rogówki może prowadzić do ślepoty, a wirusowe zapalenie mózgu nawet do śmierci.

Terapie stosowane obecnie przeciw infekcjom herpeswirusowym bazują na stosowaniu analogów nukleozydów – acyklowiru i jego pochodnych. Podstawową wadą tych leków jest ich niska biodostępność oraz pojawianie się szczepów opornych na analogi nukleozydów. Dlatego tak ważne jest poszukiwanie innych metod leczenia i zapobiegania.

O konkursie

Konkurs jest organizowany pod patronatem Ministerstwa Edukacji i Nauki, Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej, Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, Konferencji Rektorów Akademickich Szkół Polskich, Konferencji Rektorów Polskich Uczelni Technicznych, Wojewody Świętokrzyskiego, Marszałka Województwa Świętokrzyskiego, Stowarzyszenia Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów, Staropolskiej Izby Przemysłowo-Handlowej, Komitetu Inżynierii Produkcji Polskiej Akademii Nauk oraz Polskiego Towarzystwa Zarządzania Innowacjami.

Do tej pory w dwunastu edycjach konkursu zgłoszono prawie 1200 rozwiązań opracowanych przez studentów, pracowników uczelni i przedsiębiorców.

Lucyna Róg