|
Биоразлагаемая электроника развивается
|
|
|
|
Биоразлагаемая электроника позволяет медицинским устройствам, таким как системы доставки лекарств, кардиостимуляторы или нейронные имплантаты, безопасно разлагаться на материалы, которые усваиваются организмом после того, как в них отпадает необходимость. Но если водорастворимые устройства разлагаются слишком быстро, они не могут выполнять свою задачу. Теперь исследователи научились контролировать скорость растворения биоразлагаемой электроники, экспериментируя с растворимыми элементами, такими как неорганические наполнители и полимеры, которые инкапсулируют устройства. Команда, возглавляемая Хуанью "Ларри" Ченгом, адъюнкт-профессором инженерных наук и механики в Университете Пенсильвании имени Джеймса Л. Хендерсона-младшего, опубликовала свои результаты в журнале Advanced Functional Materials.
|
|
|
|
"Биоразлагаемая электроника позволяет пациентам перенести одну операцию вместо двух, поскольку им не нужно проходить повторную операцию по удалению имплантата, как только он будет установлен, но нам все равно нужно, чтобы устройство прослужило достаточно долго, чтобы выполнить свое медицинское назначение", - сказал Анкан Датта, соавтор исследования. пейпер, докторант кафедры инженерных наук и механики и научный сотрудник междисциплинарной программы обучения нейронной инженерии в Пенсильванском университете. "В этой работе мы разработали стратегию инкапсуляции, которая позволяет устройству оставаться в организме без разрушения в течение более 40 дней, сохраняя при этом свои механические свойства, что превосходит ранее описанные устройства". По словам Датты, инкапсуляция биоразлагаемого устройства с использованием наполнителей на основе оксида цинка или диоксида кремния позволяет устройству медленнее разрушаться и, следовательно, работать в течение более длительного периода времени.
|
|
|
Датта использовал программное обеспечение для моделирования, чтобы определить, как использование различных материалов и конструкций влияет на начало разрушения электронного имплантата в организме. Он и его команда обнаружили, что покрытие устройства хлопьями диоксида кремния лучше всего подходит для контроля скорости разрушения. С помощью моделирования Датта также определил, как соотношение ширины и толщины оболочки, или соотношение сторон, играет роль в прогнозировании начала деградации устройства. "За небольшие деньги мы можем точно настроить скорость выхода устройства из строя в зависимости от соотношения сторон, типов используемых материалов и количества использованных наполнителей", - сказал Датта. "Мы создаем то, что мы называем "переходной электроникой по требованию", когда мы пассивно контролируем скорость разрушения имплантата внутри организма на основе его материалов".
|
|
|
|
Сотрудники Корейского университета (KU) во главе с соавтором-корреспондентом Сук-Вон Хвангом, доцентом Высшей школы конвергенции науки и технологий Корейского института науки и технологий (KIST), использовали моделирование Датты для создания прототипа биоразлагаемого имплантата. "Высокоэффективный подход к биоразлагаемой капсуляции может значительно увеличить срок службы электронных устройств, которые состоят из биоразлагаемой полимерной матрицы и биоразлагаемого органического наполнителя, для создания дисперсного композитного решения", - сказал Хванг. - Композитный раствор был отлит в пленку, что позволило осуществлять крупномасштабное производство без дополнительной обработки, что повысило его практическую применимость".
|
|
|
|
В прошлом исследовании, которое Датта описал в обзорной статье, написанной им в соавторстве с Ченгом и опубликованной в журнале Nanoscale в 2023 году, исследователи изучали активную деградацию имплантатов. При активном разрушении исследователи используют сторонние системы, такие как ультразвук или световые технологии, чтобы вызвать разрушение устройства извне организма, однако они обнаружили, что эта практика может быть дорогостоящей и сложной в клинических условиях. "Устройства, которые пассивно разлагаются сами по себе, без использования сторонних систем, являются недорогими и более целесообразными для потенциального использования в условиях ухода за пациентами в будущем", - сказал Датта.
|
|
|
|
Источник
|
