Opløsende bioelektronik: Implantater, der kan optages af kroppen

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• Januar 31, 2023

Elektronik implanteret i kroppen kan holde hjerter stabile, stille rystelser og helbrede skader - men til en pris. Disse maskiner er ofte store, påtrængende enheder, der kræver operation for at implantere og nogle gange skal udskiftes på grund af deres størrelse og kompleksitet. Forskere eksperimenterer med at opløse implantater som pacemakere for at reducere disse komplikationer og risici.

Opløsning af bioelektronikkontekst

Kropsimplantater, såsom pacemakere og anden hardware, kan føre til infektioner, hovedsageligt når de placeres i nærheden af ​​hjertet, ifølge forskere fra Northwestern University i USA. En potentiel løsning er at udvikle opløselig bioelektronik, der mindsker kirurgiske ekstraktioner, hvilket resulterer i lavere omkostninger og bedre patientpleje. På denne måde kan opløsning af bioelektronik imødekomme behovet for midlertidige implantatteknologier.

Efter et hjerteanfald, åben hjerteoperation eller overdosis af lægemidler har nogle patienter kun brug for pacemaker midlertidigt. Standardplejen involverer indsættelse af en ledning, der bliver på plads i tre til syv dage; disse ledninger kan dog potentielt blive inficeret eller løsnet. Med opløsning af bioelektronik kan kroppens kemiske processer naturligt nedbryde disse enheder.

Denne teknologis absorberbare materialer giver mulighed for en bred vifte af diagnostiske og terapeutiske forbigående enheder. Disse maskiner kan bruges til at overvåge sygdomsprogression og terapisucces såvel som elektriske, farmakologiske, celleterapier og genomprogrammering. Nogle forskere kigger allerede på at udvikle opløselige sensorer, der kan implanteres i hjertet og hjernen for at overvåge forestående epilepsi og hjerteanfald. 

Forstyrrende påvirkning

Northwestern University har udviklet opløselige implanterbare enheder med varierende anvendelsestilfælde. I 2018 præsenterede forskerne et biologisk nedbrydeligt implantat for at fremskynde nervereparation efter operation. Derefter udviklede de i 2021 og i samarbejde med George Washington University en hjertestimuleringsanordning, der absorberes i kroppen over fem til syv uger. 

Denne maskine påføres hjerteoverfladen under operationen og er ideel til post-kirurgiske patienter, som kræver midlertidig pacing. Derudover trækker enheden elektricitet fra en ekstern kilde ved hjælp af nærfeltskommunikation (NFC), hvilket eliminerer behovet for batterier eller andre kabler. Let og tynd, den bioelektroniske er kun 250 mikron tyk. Den er også blød og fleksibel med elektroder, der laminerer på hjertets overflade for at levere en elektrisk puls.

Forskerne er optimistiske om, at det med den fortsatte udvikling snart vil være muligt at implantere pacemakere gennem en vene eller en arm. Målet er at prioritere patientens komfort og give dem mere bevægelse efter operationen.

I 2022 opfandt universitetet et lille, blødt implantat, der kan lindre smerter uden at bruge stoffer. Denne enhed kan give patienter et ikke-vanedannende alternativ til opioider og anden medicin. Den biokompatible maskine vikler forsigtigt om nerver for at levere både præcis og målrettet afkøling, bedøver nerverne og blokerer smertesignaler i at nå hjernen. Brugeren kan fjernaktivere enheden med en ekstern pumpe, samt øge eller mindske intensitetsniveauer. Fordi det naturligt absorberes i kroppen, er der ikke behov for kirurgisk ekstraktion, når behandlingen er færdig.

Anvendelser af opløsende bioelektronik

Nogle anvendelser af opløsende bioelektronik kan omfatte: 

• Mere forskning i andre opløsende wearables eller implantater for at reducere behovet for invasiv kirurgi og komplikationer efter operationen
• Implantater, der kan bruges til at behandle sår eller indre blødninger gennem elektriske impulser og forsvinder efter den foreskrevne tid.
• Flere samarbejder mellem materialevidenskab og bioteknologi for at fortsætte med at forbedre teknologien og udvide dens use cases.
• Opløsning af medicinske sensorer, der bruges i stor sundhedsforskning til at overvåge effektiviteten af ​​nye lægemidler og terapier hos deltagere.
• Teknologien anvendes på almindelige forbrugsvarer, hvilket kan bidrage til at reducere affald fra lossepladser.

Spørgsmål at kommentere på

• Hvad er de andre potentielle fordele ved at opløse implantater?
• Hvordan kan denne teknologi bruges i andre industrier?