Rozpouštění bioelektroniky: Implantáty, které může tělo vstřebat

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• Ledna 31, 2023

Elektronika implantovaná do těla může udržet srdce v klidu, ztišit chvění a léčit zranění – ale za cenu. Tyto stroje jsou často velká, rušivá zařízení, která vyžadují chirurgický zákrok k implantaci a někdy je nutné je vyměnit kvůli jejich velikosti a složitosti. Vědci experimentují s rozpouštěním implantátů, jako jsou kardiostimulátory, aby snížili tyto komplikace a rizika.

Rozpouštění souvislostí bioelektroniky

Tělesné implantáty, jako jsou kardiostimulátory a další hardware, mohou podle amerických výzkumníků z Northwestern University vést k infekcím, zejména pokud jsou umístěny blízko srdce. Jedním z potenciálních řešení je vývoj rozpustné bioelektroniky, která omezí chirurgické extrakce, což vede k nižším nákladům a lepší péči o pacienty. Tímto způsobem může rozpuštění bioelektroniky řešit potřebu technologií dočasných implantátů.

Po infarktu, otevřené operaci srdce nebo předávkování léky potřebují někteří pacienti kardiostimulátor pouze dočasně. Standardní péče zahrnuje vložení drátu, který zůstane na místě tři až sedm dní; tyto dráty se však mohou potenciálně infikovat nebo uvolnit. S rozpouštěním bioelektroniky mohou chemické procesy těla tato zařízení přirozeně rozkládat.

Vstřebatelné materiály této technologie umožňují použití široké škály diagnostických a terapeutických přechodných zařízení. Tyto přístroje lze použít pro monitorování progrese onemocnění a úspěšnosti terapie, stejně jako pro elektrické, farmakologické, buněčné terapie a přeprogramování genů. Někteří vědci se již zabývají vývojem rozpustných senzorů, které lze implantovat do srdce a mozku a monitorovat hrozící epilepsii a infarkty. 

Rušivý dopad

Northwestern University vyvíjí rozpustná implantabilní zařízení s různými případy použití. V roce 2018 vědci představili biologicky odbouratelný implantát pro urychlení opravy nervů po operaci. Poté v roce 2021 a ve spolupráci s Univerzitou George Washingtona vyvinuli zařízení pro srdeční stimulaci, které se vstřebává do těla během pěti až sedmi týdnů. 

Tento přístroj se aplikuje na povrch srdce během operace a je ideální pro pacienty po operaci, kteří vyžadují dočasnou stimulaci. Zařízení navíc čerpá elektřinu z externího zdroje pomocí komunikace v blízkém poli (NFC), čímž odpadá potřeba baterií nebo jiných kabelů. Lehká a tenká bioelektronika má tloušťku pouhých 250 mikronů. Je také měkký a flexibilní, s elektrodami, které se laminují na povrch srdce a poskytují elektrický impuls.

Vědci jsou optimističtí, že s pokračujícím vývojem bude brzy možné implantovat kardiostimulátory do žíly nebo paže. Cílem je upřednostnit pohodlí pacienta a umožnit mu více pohybu po operaci.

V roce 2022 univerzita vynalezla malý měkký implantát, který dokáže tišit bolest bez použití léků. Toto zařízení by mohlo pacientům poskytnout nenávykovou alternativu k opioidům a jiným lékům. Biokompatibilní stroj jemně obalí nervy, aby zajistil přesné a cílené chlazení, umrtvil nervy a zablokoval signály bolesti, aby se dostaly do mozku. Uživatel může aktivovat zařízení na dálku pomocí externí pumpy, stejně jako zvýšit nebo snížit úrovně intenzity. Vzhledem k tomu, že se přirozeně vstřebává do těla, není po ukončení léčby potřeba chirurgické extrakce.

Aplikace rozpouštěcí bioelektroniky

Některé aplikace rozpouštění bioelektroniky mohou zahrnovat: 

• Další výzkum dalších rozpouštěcích nositelných zařízení nebo implantátů, aby se snížila potřeba invazivních operací a pooperačních komplikací
• Implantáty, které lze použít k léčbě ran nebo vnitřního krvácení prostřednictvím elektrických pulzů a po uplynutí předepsané doby zmizí.
• Větší spolupráce mezi materiálovými vědami a biotechnologickými sektory za účelem dalšího zlepšování technologie a rozšiřování případů jejího použití.
• Rozpouštění lékařských senzorů používaných ve velkém zdravotnickém výzkumu k monitorování účinnosti nových léků a terapií u účastníků.
• Tato technologie je aplikována na běžné spotřební zboží, což může pomoci snížit množství odpadu na skládkách.

Otázky ke komentáři

• Jaké jsou další potenciální výhody rozpouštění implantátů?
• Jak lze tuto technologii využít v jiných průmyslových odvětvích?