Растваральная біяэлектроніка: імплантаты, якія могуць засвойвацца арганізмам

• аўтар:
• імя аўтара

  Quantumrun Foresight
• Студзень 31, 2023

Электроніка, імплантаваная ў цела, можа падтрымліваць сэрца ўстойлівым, ціхім дрыгаценнем і загойваць траўмы, але гэта каштуе. Гэтыя машыны часта з'яўляюцца вялікімі, дакучлівымі прыладамі, імплантацыя якіх патрабуе хірургічнага ўмяшання, а часам іх трэба замяніць з-за іх памеру і складанасці. Навукоўцы эксперыментуюць з растварэннем імплантатаў, такіх як кардыёстымулятары, каб паменшыць гэтыя ўскладненні і рызыкі.

Растварэнне кантэксту біяэлектронікі

Па словах даследчыкаў з Паўночна-Заходняга ўніверсітэта ЗША, імплантаты цела, такія як кардыёстымулятары і іншае абсталяванне, могуць прывесці да інфекцый, галоўным чынам калі яны размешчаны побач з сэрцам. Адным з патэнцыйных рашэнняў з'яўляецца распрацоўка растваральнай біяэлектронікі, якая памяншае хірургічныя экстракцыі, што прыводзіць да зніжэння выдаткаў і лепшага догляду за пацыентамі. Такім чынам, растварэнне біяэлектронікі можа задаволіць патрэбу ў тэхналогіях часовых імплантатаў.

Пасля сардэчнага прыступу, аперацыі на адкрытым сэрцы або перадазіроўкі наркотыкаў некаторым пацыентам кардыёстымулятары патрэбныя толькі часова. Стандартны догляд прадугледжвае ўвядзенне дроту, які застаецца на месцы ад трох да сямі дзён; аднак гэтыя драты патэнцыйна могуць заразіцца або зрушыцца. Пры растварэнні біяэлектронікі хімічныя працэсы арганізма могуць натуральным чынам раскласці гэтыя прылады.

Паглынальныя матэрыялы гэтай тэхналогіі дазваляюць выкарыстоўваць шырокі спектр дыягнастычных і тэрапеўтычных пераходных прылад. Гэтыя машыны могуць выкарыстоўвацца для маніторынгу прагрэсавання захворвання і паспяховасці тэрапіі, а таксама для электрычнай, фармакалагічнай, клеткавай тэрапіі і перапраграмавання генаў. Некаторыя даследчыкі ўжо разглядаюць магчымасць распрацоўкі растваральных датчыкаў, якія можна імплантаваць у сэрца і мозг для маніторынгу пагрозы эпілепсіі і сардэчных прыступаў. 

Разбуральнае ўздзеянне

Паўночна-заходні ўніверсітэт распрацоўвае растваральныя імплантаваныя прылады з рознымі варыянтамі выкарыстання. У 2018 годзе даследчыкі прадставілі біяраскладальны імплантат для паскарэння аднаўлення нерваў пасля аперацыі. Затым, у 2021 годзе ў партнёрстве з Універсітэтам Джорджа Вашынгтона, яны распрацавалі прыладу для стымуляцыі сэрца, якая ўсмоктваецца ў арганізм на працягу пяці-сямі тыдняў. 

Гэты апарат прыкладваецца да паверхні сэрца падчас аперацыі і ідэальна падыходзіць для пасляаперацыйных пацыентаў, якім патрабуецца часовая кардыёстымуляцыя. Акрамя таго, прылада атрымлівае электрычнасць ад знешняй крыніцы з дапамогай сувязі блізкага поля (NFC), ухіляючы патрэбу ў батарэях або іншых кабелях. Лёгкая і тонкая біяэлектроніка мае таўшчыню ўсяго 250 мікрон. Ён таксама мяккі і гнуткі, з электродамі, якія ўкладваюцца ў паверхню сэрца для падачы электрычнага імпульсу.

Даследчыкі з аптымізмам мяркуюць, што пры працяглых распрацоўках неўзабаве стане магчымым імплантаваць кардыёстымулятар праз вену або руку. Мэта складаецца ў тым, каб зрабіць прыярытэт камфортам пацыента і дазволіць яму больш рухацца пасля аперацыі.

У 2022 годзе ўніверсітэт вынайшаў невялікі мяккі імплантат, які можа супакоіць боль без выкарыстання лекаў. Гэта прылада можа даць пацярпелым альтэрнатыву апіоідам і іншым лекам, якая не выклікае залежнасці. Біясумяшчальная машына мякка ахоплівае нервы, забяспечваючы дакладнае і мэтанакіраванае астуджэнне, здранцвенне нерваў і блакаванне болевых сігналаў ад дасягнення мозгу. Карыстальнік можа дыстанцыйна актываваць прыладу з дапамогай знешняй помпы, а таксама павялічваць або памяншаць узровень інтэнсіўнасці. Паколькі ён натуральным чынам убіраецца ў арганізм, няма неабходнасці ў хірургічным выдаленні пасля заканчэння лячэння.

Прымяненне растваральнай біяэлектронікі

Некаторыя прыкладанні растваральнай біяэлектронікі могуць уключаць: 

• Дадатковыя даследаванні іншых растваральных носных прылад або імплантатаў, каб паменшыць патрэбу ў інвазівной хірургіі і пасляаперацыйных ускладненняў
• Імплантаты, якія можна выкарыстоўваць для лячэння ран або ўнутраных крывацёкаў з дапамогай электрычных імпульсаў і знікаюць праз устаноўлены час.
• Большае супрацоўніцтва паміж матэрыялазнаўствам і біятэхналагічным сектарам для далейшага ўдасканалення тэхналогіі і пашырэння варыянтаў яе выкарыстання.
• Растваральныя медыцынскія датчыкі, якія выкарыстоўваюцца ў вялікіх медыцынскіх даследаваннях для кантролю эфектыўнасці новых лекаў і метадаў лячэння ва ўдзельнікаў.
• Тэхналогія, якая прымяняецца да спажывецкіх тавараў, можа дапамагчы паменшыць колькасць адходаў на сметніках.

Пытанні для каментавання

• Якія яшчэ магчымыя перавагі растварэння імплантаў?
• Як гэтую тэхналогію можна выкарыстоўваць у іншых галінах?