Ved at integrere mikrofluidiske netværk, nanoskala sensorer og elektronik har forskere skabt implanterbare, trådlignende enheder, der kan sutureres gennem flere lag væv i 3-D for at indsamle og sende diagnostiske data trådløst som det sker.

De mikrofluidiske tråde trænger igennem flere lag for at prøve vævsfluid og kanalisere det til at registrere tråde, der indsamler data, såsom pH og glukoseniveauer. Elektrisk ledende tråde leverer derefter dataene til en fleksibel trådløs sender, som kan placeres oven på huden.

Billedkredit: Tufts University

Skrivning af tidsskriftet Microsystems & Nanoengineering Teamet - ledet af ingeniører fra Tufts University i Medford, MA - siger, at den nye "smart thread" -diagnostiske platform kunne danne grundlag for en ny generation af implanterbare medicinske diagnostik og intelligente bærbare enheder.

Papiret beskriver oprettelsen af ​​mikrofluidiske tråde, som kan sutureres gennem flere lag væv til prøvevæske. Netværket af mikrofluidiske kredsløb "grænsefladen tæt på biologiske væv i tre dimensioner," bemærker forfatterne.

Efter at have samlet de små prøver af vævsvæske, overfører de mikrofluidiske tråde dem til sensing af tråde, som måler forskellige egenskaber - såsom pH og glukose - og sender dataene langs elektrisk ledende tråde til en fleksibel trådløs sender, der kan placeres oven på huden.

Microfluidics er en relativt ny teknologi, der anvender ideer fra fysik, kemi, biokemi, ingeniørarbejde, nanoteknologi og bioteknologi til kontrol af små mængder væske langs mikrokanaler.

Holdet viste, hvordan den smarte tråd kan samle og transmittere medicinske data - såsom pH og glukoseniveauer, plus vævstryk, stress, belastning og temperatur - i levende rotter såvel som dyrket væv. Dataene blev overført til en mobiltelefon og computer.

At kunne måle sådanne egenskaber i tre dimensioner i levende væv i realtid kunne være nyttigt for en række medicinske applikationer, såsom overvågning af sårheling, nye infektioner eller bare om kroppens kemi er ude af balance.

Evnen til at suture 3-D diagnostik i organer er unik

3-D-platformen kan tilpasse sig komplekse vævsstrukturer, såsom dem, der findes i organer, sår og endda ortopædiske implantater.

Tilsvarende forfatter Sameer Sonkusale, lektor og direktør for NanoLab i elektroteknologi og computeringeniør ved Tufts School of Engineering, siger:

"Evnen til at suture en trådbaseret diagnostisk enhed tæt ind i et vævs- eller orgelmiljø i tre dimensioner tilføjer en unik funktion, som ikke er tilgængelig med andre fleksible diagnostiske platforme."

Idéen om smarte enheder, der er i stand til medicinsk overvågning - og endog intervention - er ikke ny. For eksempel udvikler forskere smarte insulinpatcher, der giver høj blodsukker og udleder den rigtige mængde insulin og smarte sårforbindelser, der giver bakterielle infektioner.

Imidlertid har strukturen af ​​disse og andre implanterbare indretninger i det væsentlige været 2-D, og ​​mens den stadig er nyttig, er begrænset til fladt væv, såsom hud, bemærker forfatterne.

En anden ulempe er, at materialerne i 2-D-substraterne i mange tilfælde er dyre og kræver specialbehandling.

I modsætning hertil er det materiale, der bruges til at lave smart tråd, tynd, fleksibel, billig og let at danne i komplekse former.

Forfatterne bemærker, at tråden også har naturlige wicking egenskaber. Dette kunne bruges til at formidle analyter - stoffer, der hjælper med kemisk analyse af vævet.

Vi tror, ​​at trådbaserede enheder potentielt kan bruges som smarte suturer til kirurgiske implantater, smarte bandager til overvågning af sårheling eller integreret med tekstil eller stof som personlige sundhedstilsyn og diagnostik til pleje af pleje."

Prof. Sameer Sonkusale

Forskerne siger, at der skal gøres mere arbejde - for eksempel skal de vurdere den trådløse tråds langsigtede biokompatibilitet - de resultater, de har opnået indtil nu, peger på muligheden for at optimere behandlinger, der passer til individuelle patienter.

Opdag, hvordan gennemsigtige kranietimplantater er indstillet til at lette laserhjerneoperationen.

Smart ThomMorng (Video Medicinsk Og Professionel 2024).