Undersøgelse foreslår smarte suturer med sensorer til sår

(Phys.org) – Hvad hvis suturer kunne belægges med sensorer for at overvåge sår og fremskynde helingen? En nylig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Lille angiver materialer og metoder, der viser, at det kan være en del af lægevidenskabens fremtid. Forskere, der arbejder med avancerede materialer, der anvendes til medicin, har bygget "smartede" suturer med ultratynde siliciumsensorer til at måle temperaturen på et sårsted - forhøjede temperaturer indikerer infektion - og for at levere varme til et sårsted for at hjælpe helingen. Studiet, offentliggjort online, har titlen "Tynd, Fleksible sensorer og aktuatorer som 'instrumenterede' kirurgiske suturer til målrettet sårovervågning og terapi." Forfatterne af undersøgelsen præsenterer to typer temperatursensorer på suturerne, en siliciumdiode, der skifter strømudgang med temperaturen, og platin nanomembranmodstand, ændre dens modstand med temperaturen. Guldfilamenter, der opvarmes, når strøm passerer gennem dem, tjener som mikrovarmere.

Technology Review forklarer, hvordan forskerne tager kemikalier for at skære en ultratynd film af silicium af fra en siliciumwafer. Med et gummistempel, de løfter og overfører nanomembranerne til polymer- eller silkestrimler. De afsætter metalelektroder og ledninger ovenpå og indkapsler enheden i en epoxybelægning.

Designformen er serpentinformet for at give mulighed for elasticitet. Da silicium er skørt. nanomembranerne er tynde og lægges ud i et snoede mønster. John A. Rogers, studie medforfatter og professor i materialevidenskab og teknik ved University of Illinois i Urbana-Champaign, arbejdede med undersøgelsesholdet på de smarte suturer. *. Rogers, i nogle år, har været fascineret af potentialet i "det strækbare" som en næste bølge inden for elektronik. Hans forskningsinteresser omfatter kapaciteter, der kan opnås gennem strækbare teknologier.

Undersøgelsens forfattere udtaler, at "korrekt heling af indskåret hud er afgørende for de naturlige processer af vævsreparation. Koncepter i fleksibel siliciumelektronik muliggør integration af aktuatorer, sensorer og en række halvlederenheder på tynde strimler af plastik eller biopolymerer, at give 'instrumenterede' suturtråde til overvågning og acceleration af sårheling i denne sammenhæng. Bifacial systemer af denne type demonstrerer forskellige klasser af funktionalitet, i levende dyremodeller. Detaljeret modellering af mekanikken afslører spændings- og belastningsfordelinger i sådanne applikationer, at understøtte designstrategier for robust drift."

MC10, en Cambridge, Massachusetts opstart, hvoraf Rogers er medstifter, arbejder på at give "bøjning, wrap and stretch" elektronik til nye formfaktorer. Virksomheden har gjort brug af laboratorieprototyper fra Rogers.

Teknologien præsenteret i Lille er blevet påvist på dyr. I dyreforsøg, forskere var i stand til at snøre suturerne gennem huden, træk dem fast, og bind dem uden at forringe enhederne. Forskerne testede både fleksibilitet og sejhed på snit i rottehud.

Rogers, når man taler om den fremtidige udvikling, forestiller sig, at den største værdi af suturer som denne ville være, hvis man kunne frigive stoffer fra dem på en programmeret måde. Han sagde, at det kunne gøres ved at belægge de elektroniske tråde med lægemiddelinfunderede polymerer, som ville frigive kemikalier, når de udløses af varme eller en elektrisk puls.

© 2012 Phys.Org