Rus G

Гибкие, биосовместимые и биоразлагаемые электронные устройства улучшат медицинские имплантаты.

Май / июнь 2010

TR10: Имплантируемые Электроника

Растворимая устройства лучше медицинских имплантатов.

По Кэтрин Bourzac

Следующего поколения имплантируемых медицинских устройств будет опираться на высокотехнологичный материал поддельных не в литейной, но и в чреве червя. Университет Тафтса биомедицинских инженер Фиоренцо Omenetto использует шелк в качестве основы для имплантируемых оптических и электронных устройств, которые будут действовать как сочетание жизненной знаков мониторинга, анализа крови, изображений центр, аптека, - и будет благополучно ломаться, когда больше не нужна.

Имплантированных электроника может обеспечить более четкое представление о том, что происходит внутри тела, чтобы содействовать осуществлению контроля хронических заболеваний или прогресс после операции, но биосовместимость вопросы ограничить их использование. Многие материалы широко используются в электронике причиной иммунных реакций при имплантации. И в большинстве случаев имплантируемых устройств, сегодня должны быть заменены хирургическим путем или удалить какой-то момент, так это только стоит использовать имплантат для критических устройств, таких как кардиостимуляторы. Матовая, однако, биологически и мягкий, он несет свет, как оптического стекла, и в то время как она не может быть сделано в транзистор или электрический провод, он может служить механической поддержки массивы электрически активных устройств, что позволяет им сидеть прямо на биологические ткани, не вызывая раздражения. В зависимости от того, как она обрабатывается, шелк может быть сделано, чтобы разрушить внутри тела, почти мгновенно и сохраняется годами. И он может быть использован для хранения деликатных молекул ферментов, как в течение длительного времени.

Omenetto начал работать с шелком три года назад, когда Давид Каплан, биомедицинских инженер по всему залу, спросил за помощь в создании материала в комплекс лесов для выращивания новых тканей. Он сводится коконов шелкопряда и очищает результате решение для создания своего хозяина ингредиент, водный раствор шелка белок, называемый фиброин. Это решение может быть заливается в формы, чтобы структуры, черты которого размером до 10 нанометров. Omenetto прочности достигнутого его в широкий спектр оптических устройств, таких как линзы, зеркала, призмы и оптического волокна, которые могут быть использованы для прямого света и из биосенсоры имплантирован в тело. Смешивание антителами или ферментов в шелковых решения до литье это приводит к устройствам, которые могут когда-нибудь быть использованы для смысла низких концентрациях практически любой биологической молекулы глюкозы на опухолевые маркеры.

Сотрудничая с Каплан и материалы ученый Джон Роджерс в университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, Omenetto выпустила имплантаты, которые сочетают шелка с гибкой электроники кремния. Например, группа использовала шелк фильмов провести в месте массивов крошечных транзисторов и светодиодов кремния - возможной основы для имплантируемых устройств, которые помогут определить концентрацию болезни маркеров. Исследователи показали, что функции устройства штрафом в мелких животных, без каких-либо доказательств или рубцевания иммунного ответа. Шелк растворяется, оставляя небольшое количество кремния и других материалов, используемых в схемах.

Другое устройство использует шелк в качестве субстрата для металлического электрода сетки, предназначенный для замены всплеска, как электродов на поверхности головного мозга для диагностики и лечения таких состояний, как эпилепсия. Когда облили соляной раствор, шелк обертывания сетки по поверхности головного мозга (даже укладывать его в складки), оказание помощи электродов меры нейронной активности более точно. Шелковой основе электродов, вероятно, будет первым из устройств группы пройти тестирование у людей, возможно, в два-три года.

Omenetto видит других возможностей, и в будущем: например, шелк оптическое волокно может передавать свет от светодиодных массив имплантированных шелка датчик, который будет менять цвет, чтобы указать, что рак вернулся. Устройство может затем отпустите точно калиброванные дозы препарата. Второй волокна шелка может передавать эту информацию на поверхность кожи пациента, где мощность может быть прочитан с мобильного телефона. Все компоненты для создания таких вещей существует, Omenetto говорит. После того как куски собраны вместе, немножко шелку поможет спасти жизни людей.