Upplösning av bioelektronik: Implantat som kan tas upp av kroppen

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• Januari 31, 2023

Elektronik implanterad i kroppen kan hålla hjärtat stabila, tysta skakningar och läka skador - men till en kostnad. Dessa maskiner är ofta stora, påträngande enheter som kräver operation för att implanteras och ibland måste bytas ut på grund av deras storlek och komplexitet. Forskare experimenterar med att lösa upp implantat som pacemakers för att minska dessa komplikationer och risker.

Upplösning av bioelektronikkontext

Kroppsimplantat, såsom pacemakers och annan hårdvara, kan leda till infektioner, främst när de placeras nära hjärtat, enligt USA-baserade Northwestern University-forskare. En potentiell lösning är att utveckla löslig bioelektronik som minskar kirurgiska extraktioner, vilket resulterar i lägre kostnader och bättre patientvård. På så sätt kan upplösning av bioelektronik tillgodose behovet av temporära implantattekniker.

Efter en hjärtinfarkt, öppen hjärtoperation eller överdosering av läkemedel behöver vissa patienter endast pacemakers tillfälligt. Standardvården innebär att man för in en tråd som sitter på plats i tre till sju dagar; dessa kablar kan dock potentiellt bli infekterade eller lossna. Med upplösning av bioelektronik kan kroppens kemiska processer naturligt bryta ned dessa enheter.

Denna tekniks absorberbara material möjliggör ett brett utbud av diagnostiska och terapeutiska transienta enheter. Dessa maskiner kan användas för att övervaka sjukdomsprogression och terapiframgång, såväl som elektriska, farmakologiska, cellterapier och genomprogrammering. Vissa forskare undersöker redan att utveckla lösliga sensorer som kan implanteras i hjärtat och hjärnan för att övervaka förestående epilepsi och hjärtattacker. 

Störande inverkan

Northwestern University har utvecklat lösliga implanterbara enheter med varierande användningsfall. Under 2018 presenterade forskarna ett biologiskt nedbrytbart implantat för att påskynda nervreparation efter operation. Sedan, 2021 och i samarbete med George Washington University, utvecklade de en hjärtstimuleringsanordning som absorberas i kroppen under fem till sju veckor. 

Denna maskin appliceras på hjärtytan under operation och är idealisk för postoperativa patienter som behöver temporär stimulering. Dessutom drar enheten elektricitet från en extern källa med hjälp av närfältskommunikation (NFC), vilket eliminerar behovet av batterier eller andra kablar. Lätt och tunn, den bioelektroniska är bara 250 mikron tjock. Den är också mjuk och flexibel, med elektroder som lamineras på hjärtats yta för att leverera en elektrisk puls.

Forskarna är optimistiska om att det med fortsatt utveckling snart skulle vara möjligt att implantera pacemakers genom en ven eller en arm. Målet är att prioritera patientens komfort och ge dem mer rörelse efter operationen.

2022 uppfann universitetet ett litet, mjukt implantat som kan lindra smärta utan att använda droger. Denna enhet kan ge patienter ett icke-beroendeframkallande alternativ till opioider och andra mediciner. Den biokompatibla maskinen sveper försiktigt runt nerver för att leverera både exakt och målinriktad kylning, bedövar nerverna och blockerar smärtsignaler från att nå hjärnan. Användaren kan aktivera enheten på distans med en extern pump, samt öka eller minska intensitetsnivåerna. Eftersom det naturligt absorberas i kroppen, finns det inget behov av kirurgisk extraktion när behandlingen är klar.

Tillämpningar av upplösande bioelektronik

Vissa tillämpningar av upplösning av bioelektronik kan inkludera: 

• Mer forskning om andra upplösande bärbara produkter eller implantat för att minska behovet av invasiv kirurgi och komplikationer efter operationen
• Implantat som kan användas för att behandla sår eller inre blödningar genom elektriska pulser och försvinner efter föreskriven tid.
• Fler samarbeten mellan materialvetenskap och biotekniksektorer för att fortsätta att förbättra tekniken och utöka dess användningsfall.
• Upplösning av medicinska sensorer som används i stor sjukvårdsforskning för att övervaka effekten av nya läkemedel och terapier hos deltagarna.
• Tekniken tillämpas på allmänna konsumtionsvaror, vilket kan bidra till att minska avfall från deponier.

Frågor att kommentera

• Vilka är de andra potentiella fördelarna med att lösa upp implantat?
• Hur kan denna teknik användas i andra branscher?