Implanterbar sensor nedbrydes, når dens anvendelighed ophører

En fuldt biologisk nedbrydelig og strækbar belastnings- og tryksensor. en, Sensoren kan fastgøres til en sene til real-time helingsvurdering, gør det muligt at tilpasse rehabiliteringsprotokollen efter en senereparation til hver patient. b, Koncepter brugt til belastnings- og trykføling. Belastningsføling:Ved påføring af belastning, de to tyndfilmskamelektroder glider i forhold til hinanden, resulterer i variation i kapacitansen. Intervallet på 0-15 % for belastningsføling er valgt ud fra det faktum, at in vivo belastningen på sener er mindre end 10 %. Trykføling:Ved påføring af tryk, variation af afstanden mellem top- og bundelektroderne resulterer i variation af kapacitansen. Det dielektriske lag, lavet af en tynd, meget komprimerbar, regelmæssigt mikrostruktureret gummi, gør det muligt for sensoren at have høj trykfølsomhed og en hurtig responstid, forbedring af følsomheden med flere størrelsesordener sammenlignet med tidligere publiceret arbejde baseret på en luftgab-tilgang. c, Materialer og samlet samling af den fuldt bionedbrydelige belastnings- og tryksensor. Den biologisk nedbrydelige elastomer PGS (poly(glycerolsebacat)) bruges som et dielektrisk lag til kondensatoren, der udgør tryksensoren. Det bruges også i strain sensor-arkitekturen som et strækbart ikke-klæbende lag, tillader elektroderne at glide i forhold til hinanden. Den biologisk nedbrydelige elastomer POMaC (poly(octamethylenmaleat (anhydrid)citrat)) bruges til belastningssensoren og emballagen18. POMaC er et blødt strækbart bionedbrydeligt elastomert biomateriale syntetiseret af citronsyre, maleinsyreanhydrid og 1, 8-oktandiol, som er i stand til at efterligne de mekaniske egenskaber af en lang række bløde biologiske væv. PLLA er substratlaget for magnesiumelektroderne. d, Billede af den samlede sensor. Kredit: Naturelektronik (2018). DOI:10.1038/s41928-018-0071-7

Et team af forskere baseret på Stanford University har udviklet en ny slags implanterbar belastnings- og tryksensor, der nedbrydes uskadeligt, når dens anvendelighed ophører. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Natur , gruppen beskriver udvikling og test af deres sensor. Sung-Geun Choi og Seung-Kyun Kang med Korea Advanced Institute of Science and Technology tilbyder et nyheder og synspunkter om arbejdet udført af teamet på Stanford i samme tidsskriftsudgave.

Som de fleste ved, standardproceduren for restitution fra ortopædkirurgi er fysisk rehabilitering. Men at vide, hvor meget stress eller tryk, reparerede dele kan modstå, er stadig mere kunst end videnskab. Af den grund, forskere har ledt efter måder at implantere sensorer, der vil give et mere præcist mål for, hvad der foregår inde i kroppen under genoptræning. Ideelt set sådanne sensorer ville simpelthen forsvinde, når de ikke længere er nødvendige - ellers, en anden operation ville være nødvendig for at fjerne dem. Men indtil nu, sådanne sensorer har lidt af ydeevneproblemer eller var ikke helt biokompatible. I denne nye indsats, holdet hos Stanford rapporterer, at deres nye sensor overvinder begge problemer.

Sensorstrukturen blev lavet ved at stable to sensorer, en til måling af belastning, den anden til tryk - den blev lavet af to typer biokompatible og bionedbrydelige polymerer og har også magnesiumelektroder. Det endelige produkt involverede fem lag materiale inklusive top- og bundemballage, dækker sensorerne. Holdet testede sensoren ved at implantere den i ryggen på en rotte.

Holdet rapporterer, at sensoren var i stand til at måle belastninger så små som 0,4 procent og tryk så små som 12 Pa. andet end en lille mængde initial betændelse, de observerede ingen dårlige virkninger hos rotten. De rapporterer også, at de var i stand til at indstille mængden af tid før nedbrydning ved at blande ingredienserne, når de lavede sensorstrukturen. Som en bonus, de bemærkede, at sensoren fungerede normalt i nedbrydningsperioden, og ophørte først, når det ikke længere var nyttigt. Desuden, de rapporterer, at nedbrydning af sensoren ikke forårsagede nogen problemer for rotten.

Sidste artikelHvordan kunstig intelligens er at genskabe arbejde

Næste artikelMiljøvenlig hytte i Australien finder inspiration i A-ramme telt