Имплантировать и забыть: создан датчик, «растворимый» в теле

Имплантировать и забыть: создан датчик, «растворимый» в теле

Исследователи из США создали имплантируемый датчик, с помощью которого можно измерять давление и растяжение в организме. Со временем он разлагается в теле.

Проблема с имплантируемой в организм электроникой очевидна: если она не предназначена для пожизненного использования, то со временем пациенту, которому внедрили устройство в тело, придется пережить еще одну операцию, когда этот временный имплант будут удалять. Не очень удобно, согласитесь? Исследователи из Станфордского университета (США) решили так же, но они не стали жаловаться на жизнь, а попробовали создать сенсор, который бы со временем исчезал: разлагался в организме без последствий для пациента. И это им почти удалось. Почему «почти»? Сейчас поясним.

Результаты изысканий группы исследователей были опубликованы в журнале Nature Electronics. Как сообщают американские ученые, их разработка создана в первую очередь для ортопедии. Это датчик, который может измерять приложенное к нему давление и одновременно регистрировать растяжение. При этом устройство абсолютно биосовместимо (не отторгается организмом) и подвержено биодеградации (почти полностью разлагается в организме без вреда здоровью).

Структурно имплант устроен довольно просто и, по сути, представляет собой два совмещенных сенсора. Так, между двумя слоями гибкого полимера, которые можно сделать толще или тоньше, с учетом требуемого срока полной биодеградации, размещены магниевые электроды. При растяжении полимерного датчика расстояние между электродами меняется, а с ним и емкость, измеряя которую, можно рассчитать растяжение всего датчика. Второй сенсор создан по той же схеме, только электроды в нем размещены один над другим и разделены эластичным диэлектриком. Соответственно, емкость в нем изменяется, если к датчику применить давление. Вся система запакована в толще биодеградируемого полимера и может имплантироваться целиком. При этом специалист, наблюдающий за пациентом, получает информацию о давлении и растяжении в режиме реального времени. Датчик предполагается в первую очередь использовать при лечении травм сухожилий, когда врачу необходимо понимать усилие, прилагаемое к пораженной области, причем сразу в двух измерениях.

 

Имплантировать и забыть: создан датчик, «растворимый» в теле

Фото: Nature Electronics

Даже без медицинского образования можно заметить, что биодеградирует в этой системе исключительно полимер. Электроды из магния, очевидно, не настолько легко «растворить» в теле человека. Поэтому следующей задачей для себя ученые назвали создание устройства с полностью разлагаемыми элементами.

Ну а нынешний имплант уже опробовали на крысе, которой датчик вживили в спину. Первую неделю в месте имплантации было заметно воспаление, но со временем оно прошло, что говорит о биосовместимости сенсора. При проверке биодеградации устройства оценивали его работоспособность. И как в среде, имитирующей живой организм, так и в теле крысы датчик работал без сбоев примерно две-три недели; только потом его показания сбились – полимер разложился, обнажив электроды, и точность работы прибора, его чувствительность упали.

Исследователям придется пройти еще долгий путь, но даже нынешние результаты показательны. Медицинская техника становится все более изощренной и «дружелюбной» к человеку, сокращая количество хирургических вмешательств.

Напомним: ранее «Дом инноваций» сообщал, что шведские ученые разработали биосовместимый полимерный материал, который можно коротко назвать «клей для костей». Такое клеящее вещество легко и безопасно срастит переломы костей примерно за пять минут.