Биологические имплантанты будут растворяться внутри тела

Электронные устройства для устойчивого слежения за состоянием здоровья пациента весьма востребованы современной медициной. Этакие имплантаты могут быть изготовлены из целиком неопасных материалов и сигнализируют о скачках уровня сахара, давления или появлении иммунной реакции на принимаемые лекарства.Несмотря на долгосрочную производительность, и этакие устройства когда-нибудь необходимо будет утилизировать. Очевидное решение проблемы — хирургическое удаление имплантата — явственно не славнейшее, этак что любое подобное вмешательство будет чахлым, а часом и опасным.
Почему многие группы биоинженеров по всему миру занимаются разработкой встраиваемых в организм устройств, кои самостоятельно могли бы растворяться и выводится из организма по истечении срока деяния.
"Создание этаких имплантатов — огромный шаг вперёд. До недавнего времени прогресса в области разработок растворяемых биомедицинских устройств не наблюдалось", — толкует соавтор свежеиспеченного разыскания Джеффри Боренштейн(Jeffrey Borenstein)из Лаборатории Дрейпера в Массачусетсе, США.

В 2012 году коллега Боренштейна материаловед Джон Роджерс(John Rogers)из университета Иллинойса и его группа представили серию биоразлагаемых кремниевых чипов, способных контролировать температуру или механическую деформацию, передавать информацию устройствам вне организма(на компьютер или смартфон, к образчику)и даже разогревать материи организма для предотвращения инфицирования. Отдельный из этих чипов трудились на индукционных катушках, обеспечивавших беспроводное харчи от наружных родников.
Однако беспроводная передача энергии не чрезмерно подходит подкожным имплантатам, кои порой необходимо разместить в фундаментальных рядах материй или даже под костью. К тому же, компоненты для этаких устройств чрезвычайно сложны и громоздки. Изучив все эти проблемы, Роджерс и его команда создали в дополнение к уже наличествующим устройствам целиком биоразлагаемые аккумуляторы оптимальной конфигурации.
В качестве анодов инженеры использовали магниевую фольгу, а для катодов — пластину из железа, молибдена или вольфрама. Все эти металлы будут тихо растворяться в организме, а их ионы в толстых концентрациях являют биосовместимыми.
Электролит между двумя электродами рисует собой натрий-фосфатный буфер. Все эти компоненты упакованы в также биоразлагаемый полимер полиангидрид.
Что сообщается в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials, мощь тока устройства может варьироваться в подчиненности от используемого в катоде металла. К образчику, ячейка площадью в одинешенек квадратный сантиметр с магниевым анодом толщиной 50 микрометров и молибденовым катодом толщиной 8 микрометров пускают 2,4 миллиампера.
После растворения этакий аккумулятор упускает менее 9 миллиграммов магния, что показательно вдвое предельнее, чем магниевый стент для коронарной артерии, кой был успешно протестирован в клинических испытаниях. По словам Роджерса, этакие концентрации не могут призвать проблем.
Покудова что все версии биоразлагаемого устройства способны функционировать в организме на протяжении суток, однако инженеры уже трудятся над увеличением потенциального срока производительности. Они также чают усилить плотность энергии за счёт модификации поверхности магниевой фольги. Предельная площадь поверхности повысит ретроградную способность материала. По предварительным оценкам авторов разыскания, батарея площадью 0,25 квадратных сантиметров и толщиной итого одинешенек микрометр вполне способна питать подкожный датчик в течение дня.
Отметим, что разработка Роджерса являет потенциальным конкурентом проекту Кристофера Беттингера(Christopher Bettinger): финальный для максимальной безопасности биоаккумулятора использовал для создания анодов кожный пигмент меланин. Тем не менее, сравнительный рассмотрение показал, что батареи Роджерса с магниевыми анодами так же неопасны, однако при этом располагают предельную плотность энергии и более длительный срок службы, а значит, выигрывают.
Боренштейн добавляет, что любые подобные устройства могут быть использованы не токмо для биомедицинского мониторинга и доставки лекарств, однако и, к образчику, в качестве сенсоров для устойчивой оценки состояния охватывающей сферы. Растлеваемые датчики можно приткнуть в океан, где они будут следить за степенью загрязнения, а по завершении срока службы растворятся почитай без результата.