Американцы создали растворяемые имплантируемые датчики

Clementine Boutry et al. / Nature Electronics, 2018
Американские исследователи разработали биосовместимое имплантируемое устройство, способное измерять растяжение и давление, а после заданного времени растворяться в организме. За счет этого устройство можно не извлекать после хирургического вмешательства, рассказывают разработчики в журнале Nature Electronics.
Имплантируемые датчики позволяют довольно точно отслеживать ход лечения или состояние пациента, измеряя параметры конкретных частей организма. Но у них есть очевидный недостаток — если устройство не нужно использовать постоянно, как, к примеру, электрокардиостимулятор, для его извлечения требуется еще одна операция. В новой работе ученые описали создание и тестирование датчика, который может измерять растяжение и давление, что может пригодиться, например, при лечении травм сухожилий.
Исследователи под руководством Чжэньань Бао (Zhenan Bao) из Стэнфордского университета разработали биосовместимое устройство, способное независимо измерять давление и растяжение, а также растворяться после использования в течение расчетного срока работы. Он состоит из нескольких слоев, которые вместе образуют два датчика. Два слоя с магниевыми электродами, изолированными полимерными слоями, могут перемещаться относительно друг друга, тем самым менять емкость и показывать растяжение. Другая часть слоев образует емкостной датчик давления. Он состоит из двух электродов, разделенных хорошо сжимаемым слоем диэлектрика. При сжатии датчика расстояние между электродами уменьшается, что приводит к изменению емкости, которую также можно измерить. Снаружи все эти наслоения покрыты биодеградируемым полимером, который защищает внутреннюю структуру устройства от преждевременного разрушения.
Кроме того, разработчики провели испытания устройства на крысе, вживив датчик в ее спину. Результаты чувствительности датчиков оказались похожими — они начали заметно меняться после двух недель наблюдений. Также авторы оценили и биосовместимость устройства. Они наблюдали воспалительную реакцию в месте имплантации только в течение первой недели, а в последующие семь недель она уже не наблюдалась. Стоит отметить, что пока у разработки ученых есть важный недостаток — растворимо и биосовместимо только само устройство, но снимать показания с него приходится с помощью отдельных электродов. В будущем авторы собираются разработать полностью биодеградируемую систему беспроводной передачи собираемых данных.
В 2016 году другая группа американских ученых разработала имплантируемые в мозг многофункциональные датчики, которые также могут рассасываться со временем. В зависимости от конфигурации они могут измерять давление, ток жидкости, температуру и кислотность.
Григорий Копиев