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Suture intelligenti che rilevano le infezioni
Le suture chirurgiche non sono più fili insensati. I ricercatori ora li hanno rivestiti con sensori in grado di monitorare le ferite e accelerare la guarigione.
Le suture elettroniche, che contengono sensori di silicio ultrasottili integrati su strisce polimeriche o di seta, possono essere infilate attraverso aghi e nei test sugli animali i ricercatori sono stati in grado di allacciarle attraverso la pelle, stringerle e annodarle senza degradare i dispositivi.
Le suture possono misurare con precisione la temperatura (temperature elevate indicano un'infezione) e fornire calore al sito della ferita, che è noto per favorire la guarigione. e John Rogers , professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e inventore delle suture intelligenti, immagina che potrebbero anche essere carichi di dispositivi che forniscono stimolazione elettrica per guarire le ferite. In definitiva, il maggior valore sarebbe quando puoi rilasciare farmaci da loro in modo programmato, dice. I ricercatori potrebbero farlo rivestendo i fili elettronici con polimeri infusi di farmaci, che rilascerebbero le sostanze chimiche quando vengono attivati dal calore o da un impulso elettrico.
Le suture intelligenti, riportate online sulla rivista Piccolo , affidati a dispositivi a base di silicio che si flettono e si allungano. Rogers e i suoi colleghi realizzano i dispositivi con membrane di silicio, elettrodi d'oro e fili spessi solo poche centinaia di nanometri e modellati a forma di serpentina. La tecnologia, che hanno utilizzato anche in cateteri gonfiabili e tatuaggi medici (vedi Tatuaggi elettronici adesivi), viene commercializzata da MC10, una startup con sede a Cambridge, Massachusetts, cofondata da Rogers (vedi Making Stretchable Electronics ).
I ricercatori utilizzano prima sostanze chimiche per tagliare un film ultrasottile di silicio da un wafer di silicio. Con un timbro di gomma, si sollevano e trasferiscono le nanomembrane su strisce polimeriche o di seta. Quindi depositano elettrodi e fili metallici sulla parte superiore e incapsulano l'intero dispositivo in un rivestimento epossidico.
Hanno costruito due tipi di sensori di temperatura sulle suture. Uno è un diodo al silicio che cambia la sua uscita di corrente con la temperatura; l'altro, un resistore a nanomembrana di platino, cambia la sua resistenza con la temperatura. I microriscaldatori, nel frattempo, sono semplicemente filamenti d'oro che si riscaldano quando la corrente li attraversa.
Tutti i materiali utilizzati nei dispositivi sono sicuri per l'uso nel corpo e la sfida più grande è stata quella di rendere flessibili le suture, afferma Rogers. Il silicio è fragile, quindi rendere le nanomembrane il più sottili possibile e disporle in uno schema sinuoso era la chiave per l'elasticità. Anche il posizionamento del silicone a metà strada tra le superfici superiore epossidica e inferiore polimerica della sutura è cruciale. Quando pieghi l'intera struttura, la superficie superiore è in tensione e quella inferiore è in compressione, ma a metà gli sforzi sono molto piccoli, dice.
I ricercatori hanno testato la flessibilità meccanica e la tenacità delle suture su incisioni nella pelle di ratto, ma non hanno ancora testato il rilevamento della temperatura e le capacità di riscaldamento negli animali. Stanno anche lavorando per rendere i dispositivi wireless.