Små biologisk nedbrydelige kredsløb til frigivelse af smertestillende medicin inde i kroppen

Patienter udstyret med en ortopædisk protese oplever almindeligvis en periode med intens smerte efter operationen. I et forsøg på at kontrollere smerten, kirurger sprøjter smertestillende medicin ind i vævet under operationen. Når det forsvinder en dag eller to senere, patienterne får morfin gennem et kateter placeret nær rygsøjlen. Alligevel er katetre ikke særlig behageligt, og stofferne spredte sig i hele kroppen, påvirker alle organer.

Forskere i EPFL's Microsystems Laboratory arbejder nu på et biologisk nedbrydeligt implantat, der ville frigive en lokalbedøvelse efter behov over flere dage. Ikke alene ville dette implantat reducere patienters post-op ubehag, men der ville ikke være behov for yderligere operation for at fjerne det. De udviklede et lille biologisk nedbrydeligt elektronisk kredsløb, lavet af magnesium, der kunne opvarmes trådløst udefra kroppen.

Når den er integreret i den endelige enhed, kredsløbet vil tillade frigivelse af kontrollerede mængder bedøvelse på et bestemt sted over flere dage. Efter det, implantatet nedbrydes sikkert inde i kroppen. Denne forskning er blevet publiceret i Avancerede funktionelle materialer .

En kapsel med flere reservoirer

Det elektroniske kredsløb - et resonanskredsløb i form af en lille spiral - er kun et par mikrometer tykt. Når de udsættes for et vekslende elektromagnetisk felt, spiralresonatoren producerer en elektrisk strøm, der skaber varme.

Forskernes slutmål er at parre resonatorerne med smertestillende fyldte kapsler og derefter indsætte dem i vævet under operationen. Indholdet af kapslerne kan frigives, når et elektromagnetisk felt sendt udefra kroppen smelter kapselmembranen.

"Vi er på et nøglestadium i vores projekt, fordi vi nu kan fremstille resonatorer, der arbejder ved forskellige bølgelængder, " siger Matthieu Rüegg, en ph.d. studerende og undersøgelsens hovedforfatter. "Det betyder, at vi kan frigive indholdet af kapslerne individuelt ved at vælge forskellige frekvenser." Opvarmning-og-frigivelsesprocessen bør tage mindre end et sekund.

En ny fremstillingsteknik

Forskerne var nødt til at være kreative, da det blev tid til at fremstille deres biologisk nedbrydelige resonatorer. "Vi udelukkede straks enhver fremstillingsproces, der involverede kontakt med vand, da magnesium opløses på få sekunder, " siger Rüegg. De endte med at forme magnesium ved at afsætte det på et underlag og derefter overhælde det med ioner. "Det gav os mere fleksibilitet i designfasen, " tilføjer han. De var til sidst i stand til at skabe nogle af de mindste magnesiumresonatorer i verden:to mikrometer tykke, med en diameter på tre millimeter.

Holdets opfindelse er ikke helt klar til operationsstuen. "Vi mangler stadig at arbejde med at integrere resonatorerne i den sidste enhed og vise, at det er muligt at frigive medicin begge dele in vitro og in vivo , " slutter Ruegg.