Розчинна біоелектроніка: імплантати, які може поглинати організм

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• Січень 31, 2023

Електроніка, імплантована в тіло, може підтримувати стабільність серця, тихе тремтіння та заліковувати травми, але за певну ціну. Ці машини часто є великими, нав’язливими пристроями, імплантація яких потребує хірургічного втручання, а іноді потребує заміни через їх розмір і складність. Вчені експериментують із розчиненням імплантатів, таких як кардіостимулятори, щоб зменшити ці ускладнення та ризики.

Розчинення контексту біоелектроніки

За даними дослідників американського Північно-Західного університету, тілесні імплантати, такі як кардіостимулятори та інше обладнання, можуть призвести до інфекцій, головним чином якщо вони розміщені біля серця. Одним з потенційних рішень є розробка розчинної біоелектроніки, яка зменшує хірургічні видалення, що призводить до зниження витрат і кращого догляду за пацієнтами. Таким чином, розчинення біоелектроніки може вирішити потребу в технологіях тимчасових імплантатів.

Після серцевого нападу, операції на відкритому серці або передозування наркотиків деяким пацієнтам кардіостимулятори потрібні лише тимчасово. Стандартний догляд включає введення дроту, який залишається на місці від трьох до семи днів; однак ці дроти потенційно можуть заразитися або вийти з місця. З розчиненням біоелектроніки хімічні процеси організму можуть природним чином розкласти ці пристрої.

Розсмоктуючі матеріали цієї технології дозволяють використовувати широкий спектр діагностичних і терапевтичних тимчасових пристроїв. Ці машини можна використовувати для моніторингу прогресування захворювання та успіху терапії, а також для електричної, фармакологічної, клітинної терапії та перепрограмування генів. Деякі дослідники вже займаються розробкою розчинних датчиків, які можна імплантувати в серце та мозок для моніторингу загрози епілепсії та серцевих нападів. 

Руйнівний вплив

Північно-Західний університет розробляє розчинні імплантовані пристрої для різних випадків використання. У 2018 році дослідники представили біорозкладний імплантат для прискорення відновлення нервів після операції. Потім у 2021 році в партнерстві з Університетом Джорджа Вашингтона вони розробили пристрій для кардіостимуляції, який поглинається організмом протягом п’яти-семи тижнів. 

Цей апарат прикладається до поверхні серця під час операції та ідеально підходить для післяопераційних пацієнтів, яким потрібна тимчасова кардіостимуляція. Крім того, пристрій отримує електроенергію із зовнішнього джерела за допомогою зв’язку ближнього поля (NFC), що усуває потребу в акумуляторах або інших кабелях. Легкий і тонкий, біоелектронний пристрій має товщину лише 250 мікрон. Він також м’який і гнучкий, з електродами, які шаруються на поверхні серця, щоб забезпечити електричний імпульс.

Дослідники оптимістично налаштовані, що з продовженням розвитку незабаром стане можливим імплантувати кардіостимулятори через вену або руку. Мета полягає в тому, щоб надати пріоритет комфорту пацієнта та дозволити їм більше рухатися після операції.

У 2022 році в університеті винайшли невеликий м’який імплантат, який може заспокоїти біль без використання ліків. Цей пристрій може надати постраждалим альтернативу опіоїдам та іншим лікам, яка не викликає звикання. Біосумісна машина м’яко охоплює нерви, забезпечуючи як точне, так і цілеспрямоване охолодження, оніміння нервів і блокування больових сигналів від досягнення мозку. Користувач може активувати пристрій дистанційно за допомогою зовнішнього насоса, а також збільшити або зменшити рівень інтенсивності. Оскільки він природним чином вбирається в організм, немає необхідності в хірургічному видаленні після завершення лікування.

Застосування розчинної біоелектроніки

Деякі застосування розчинної біоелектроніки можуть включати: 

• Більше досліджень щодо інших розчинних носіїв або імплантатів, щоб зменшити потребу в інвазивній хірургії та ускладненнях після операції
• Імплантати, які можна використовувати для лікування ран або внутрішніх кровотеч за допомогою електричних імпульсів і зникають через встановлений час.
• Більше співпраці між матеріалознавчим і біотехнологічним секторами для продовження вдосконалення технології та розширення варіантів її використання.
• Розчинні медичні датчики, які використовуються у великих дослідженнях охорони здоров’я для моніторингу ефективності нових ліків і методів лікування в учасників.
• Технологія, що застосовується до товарів широкого вжитку, що може допомогти зменшити кількість відходів на звалищах.

Питання для коментарів

• Які інші потенційні переваги розчинення імплантатів?
• Як цю технологію можна використовувати в інших галузях?