Американці створили датчики, що розчиняються

Американські дослідники розробили біосумісний імплантований пристрій, здатний вимірювати розтягнення і тиск, а після заданого часу розчинятися в організмі. За рахунок цього пристрій можна не витягувати після хірургічного втручання, розповідають розробники в журналі.

Імпортовані датчики дозволяють досить точно відстежувати хід лікування або стан пацієнта, вимірюючи параметри конкретних частин організму. Але у них є очевидний недолік - якщо пристрій не потрібно використовувати постійно, як, наприклад, електрокардіостимулятор, для його вилучення потрібна ще одна операція. У новій роботі вчені описали створення і тестування датчика, який може вимірювати розтягнення і тиск, що може стати в нагоді, наприклад, при лікуванні травм сухожиль.

Дослідники під керівництвом Чженьань Бао (Zhenan Bao) зі Стенфордського університету розробили біосумісний пристрій, здатний незалежно вимірювати тиск і розтягнення, а також розчинятися після використання протягом розрахункового терміну роботи. Він складається з декількох шарів, які разом утворюють два датчики. Два шари з магнієвими електродами, ізольованими полімерними шарами, можуть переміщатися відносно один одного, тим самим змінювати ємність і показувати розтягнення. Інша частина шарів утворює ємнісний датчик тиску. Він складається з двох електродів, розділених добре стискаючим шаром діелектрика. При стисненні датчика відстань між електродами зменшується, що призводить до зміни ємності, яку також можна виміряти. Зовні всі ці нашарування покриті біодеградованим полімером, який захищає внутрішню структуру пристрою від передчасного руйнування.

Датчик розтягнення може вимірювати розтягнення до 15 відсотків, а датчик тиску працює в діапазоні від нуля до 100 кілопаскалів. Дослідники запропонували використовувати пристрій для вимірювання параметрів і навантажень на сухожилля при лікуванні їх травм. Вони провели лабораторні тести пристрою в середовищі, що імітує живий організм (температура 37 градусів Цельсія і натрій-фосфатний буфер). Виявилося, що пристрій здатний стабільно працювати протягом двох-трьох тижнів в таких умовах без значної зміни чутливості - зазвичай такого періоду достатньо для вилікування травм сухожиль.

Крім того, розробники провели випробування пристрою на щурі, вжививши датчик в його спину. Результати чутливості датчиків виявилися схожими - вони почали помітно змінюватися після двох тижнів спостережень. Також автори оцінили і біосумісність пристрою. Вони спостерігали запальну реакцію в місці імплантації тільки протягом першого тижня, а в наступні сім тижнів вона вже не спостерігалася. Варто відзначити, що поки у розробки вчених є важливий недолік - розчинний і біосумісний тільки сам пристрій, але знімати показання з нього доводиться за допомогою окремих електродів. У майбутньому автори збираються розробити повністю біодеградовану систему бездротової передачі даних, що збираються.

У 2016 році інша група американських вчених розробила імплантовані в мозок багатофункціональні датчики, які також можуть розсмоктуватися з часом. Залежно від конфігурації вони можуть вимірювати тиск, струм рідини, температуру і кислотність.