Una fasciatura che rileva i tremori, fornisce farmaci e mantiene un registro

Offrendo un'anteprima di come potrebbero essere i futuri dispositivi medici indossabili, i ricercatori in Corea hanno costruito un cerotto cutaneo più sottile di un foglio di carta e in grado di rilevare lievi tremori, rilasciare su richiesta farmaci immagazzinati all'interno di nanoparticelle e registrare tutta questa attività per rivedere in seguito.

cerotto di droga : un nuovo prototipo di cerotto elettronico per la pelle può rilevare i tremori muscolari e rilasciare farmaci dalle nanoparticelle.

Mentre è ancora in fase di sviluppo, la tecnologia potrebbe un giorno essere utile per chi soffre di morbo di Parkinson o altri disturbi del movimento. Il sistema rappresenta una nuova direzione nell'assistenza sanitaria personalizzata che alla fine consentirà diagnostica e terapia avanzate su dispositivi che possono essere indossati come il tatuaggio temporaneo di un bambino, afferma Dae-Hyeong Kim, assistente professore di ingegneria chimica e biologica presso la Seoul National University, che ha guidato il lavoro (vedi Innovators Under 35: Dae-Hyeong Kim).

Il lavoro è stato svolto con i ricercatori di MC10, una startup a Cambridge, nel Massachusetts, che sta lavorando alla commercializzazione dell'elettronica estensibile sottostante. MC10, che ha investimenti da grandi aziende di dispositivi medici tra cui Medtronic, sta lavorando con partner nei settori farmaceutico e dei dispositivi medici per lanciare prodotti che farebbero parte di ciò che il gruppo coreano ha dimostrato: rilevare e memorizzare segnali come tremori, respirazione, frequenza cardiaca, e la temperatura in modo che i medici possano rivedere i dati sui disturbi neuromuscolari e cardiovascolari.

Le classi di elettronica esistenti sono rigide e imballate, il che porta a monitor ingombranti e strap-on; la nuova tecnologia sarebbe discreta e praticamente inosservata da chi la indossa, afferma Roozbeh Ghaffari, cofondatore di MC10 (vedi Innovators Under 35: Roozbeh Ghaffari).

A carta uscito domenica in Nanotecnologia della natura descrive più membrane su nanoscala confezionate come un sistema per il rilevamento del movimento, la somministrazione di farmaci e l'archiviazione dei dati, il tutto integrato su un cerotto estensibile, come un cerotto, che aderirebbe alla pelle. Mancano ancora pochi anni ai test di terapia farmacologica su pazienti umani; finora, il gruppo ha dimostrato come può rilasciare un colorante su una chiazza di pelle di maiale.

Gli estensimetri a molla misurano l'attività muscolare. Questi sono costituiti da sensori a nanomembrana di silicio a forma di serpentina, ciascuno con una curva a diverse centinaia di micrometri di distanza. Quando vengono allungati, vengono rilevati cambiamenti nella resistenza elettrica sui filamenti e la frequenza dei segnali indica se un allungamento è stato causato da un normale movimento del braccio o da un tremito veloce.

I dati vengono registrati su un semplice sistema di memoria, costituito da celle di memoria spesse appena 30 nanometri; queste cellule registrano stati di alta resistenza rispetto a stati di bassa resistenza a causa del cambiamento delle proprietà elettriche attraverso le membrane. In futuro, questi dati potrebbero essere accessibili tramite un tag RFID integrato nel dispositivo o potrebbero essere trasmessi in streaming a uno smartphone nelle vicinanze; tuttavia, il componente di comunicazione non è stato ancora aggiunto.

Il cerotto contiene anche elementi riscaldanti che possono essere attivati ​​a distanza per rilasciare farmaci. Gli elementi riscaldanti aumentano la temperatura del cerotto di diversi gradi, che a sua volta rilascia farmaci circondati da nanoparticelle di silice porose. Quando riscaldato, il legame fisico tra il farmaco e le nanoparticelle si rompe, portando a un rilascio di molecole attraverso la pelle guidato dalla diffusione.

Alla fine svilupperemo un sistema completamente automatizzato che incorpora questi sensori e un meccanismo di memoria e rilascio del farmaco insieme a un microcontrollore per fornire il rilascio automatizzato del farmaco in un cerotto epidermico, afferma Ghaffari.

Mentre il prototipo è focalizzato sulla rilevazione di disturbi del movimento, altre versioni potrebbero rilevare cose come sudore, temperatura, frequenza cardiaca o ossigeno nel sangue e utilizzare tali cambiamenti come meccanismo di attivazione per varie terapie. I team stanno lavorando per portare questa piattaforma attraverso studi normativi e clinici.

Il lavoro si basa sulla ricerca fondamentale di John Rogers, scienziato dei materiali presso l'Università dell'Illinois. Tre anni fa, ha introdotto l'idea dell'elettronica epidermica, o materiali semiconduttori ultrasottili simili alla pelle in grado di monitorare i segni vitali sulla pelle.

Ciò che fa questo articolo è prendere l'elettronica epidermica e accoppiarla con la memoria integrata e la terapia. È possibile chiudere il ciclo dalla diagnosi alla terapia con un singolo cerotto, afferma Ghaffari.

Altri ricercatori hanno dimostrato approcci concorrenti. Ad esempio, un chip per il rilascio di farmaci sotto la pelle è stato sviluppato commercialmente da Microchip di Lexington, Massachusetts. Quella società è stata cofondata da Robert Langer, un ingegnere biomedico del MIT.

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