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开发可生物降解传感器监测疾病发展

2019-12-04 14:25:30来源:励志吧0次阅读

开发可生物降解传感器监测疾病发展

美国康乃狄克大学(University of ConnecTIcut)研究团队开发一种可生物降解的压电压力传感器,可监测慢性肺病、脑肿胀和其它疾病状况,然后安全地溶解在患者体内,研究成果已刊登在美国「国家科学研究院学报」(Proceedings of NaTIonal Academy of Sciences)。

据报导,美国食品药物管理局(FDA)已批准由医用安全材料制成的传感器用于手术缝合线、骨移植物和医用植入物,取代现有具有潜在有毒成分的植入式压力传感器,由于使用后必须移除传感器,患者因此需接受额外的侵入性手术,延长恢复时间,增加感染风险。

研究人员表示,对传感器施加压力时会发射很小的电荷,因此也可为组织再生提供电刺激,其它潜在的应用包括监测患有青光眼,心脏病和膀胱癌的患者。

由实验室制造的原型传感器由5毫米长、5毫米宽、200微米厚的薄聚合物膜组成,研究人员将传感器植入老鼠腹部监测呼吸速率,在传感器分解成有机成分之前,传感器在老鼠的隔膜上连续4天发出收缩数据

为了确保传感器的安全性,研究人员将其植入老鼠背部,然后观察老鼠免疫系统反应,结果显示传感器插入后仅有轻度炎症,4周后周围组织恢复正常。该项目面临的最大挑战之一,是使可生物降解材料在受到压力或挤压时产生电荷,这一过程称为压电效应。

一般用于传感器的医疗安全聚合物PLLA在压力下不会发射电荷,研究人员小心加热PLLA使之成为一个压电材料,并以适当角度切割,改变内部分子结构,成为压电性质,接著将传感器连接到电子电路,以便材料的力感测能力可以被测试。

传感器由2层压电PLLA薄膜夹在微小的钼电极之间,然后用聚乳酸或PLA层包裹起来。钼用于心血管支架和髋关节植入物。即使对传感器施加最小压力,压电PLLA薄膜也会发射很小的电荷,这些信号可以被捕获,并传输到另一个设备上供医生查看。

作为新型传感器概念验证的一部分,研究团队将一个植入式传感器连接到位于老鼠身体外的信号放大器,放大器将增强的电信号传输到示波器,让研究人员查看传感器的读数。

研究人员指出,测试过程中传感器的读数与现有商用设备的读数相同,并且可靠。新型传感器能够捕捉各种生理压力,例如在大脑、眼睛后面和腹部发现的压力。传感器的灵敏度可以透过改变PLLA的层数和其它因素来调节。

研究团队正在研究如何延长传感器的功能寿命,最终目标是开发一种在人体内完全可生物降解的传感器系统。目前新型传感器可以帮助患者避免侵入性切除手术。研究小组已经替新传感器申请专利,正在审理当中。

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