Bandaż, który wyczuwa drżenie, dostarcza narkotyki i prowadzi ewidencję

Oferując zapowiedź tego, jak mogą wyglądać przyszłe urządzenia medyczne do noszenia, naukowcy z Korei zbudowali plaster na skórę, który jest cieńszy niż kartka papieru i może wykrywać subtelne drżenie, uwalniać leki przechowywane w nanocząsteczkach na żądanie i rejestrować całą tę aktywność dla przegląd później.

Plaster leku : Nowy prototyp elektronicznego plastra na skórę może wykrywać drżenie mięśni i dostarczać leki z nanocząsteczek.

Chociaż wciąż jest w fazie rozwoju, technologia może pewnego dnia być przydatna dla osób cierpiących na chorobę Parkinsona lub inne zaburzenia ruchu. System wyznacza nowy kierunek w spersonalizowanej opiece zdrowotnej, który ostatecznie umożliwi zaawansowaną diagnostykę i terapię na urządzeniach, które można nosić jak tymczasowy tatuaż dziecka, mówi Dae-Hyeong Kim, adiunkt inżynierii chemicznej i biologicznej na Narodowym Uniwersytecie w Seulu, który kierował pracy (patrz Innovators Under 35: Dae-Hyeong Kim ).

Prace zostały wykonane z naukowcami z MC10, start-upu w Cambridge w stanie Massachusetts, który pracuje nad komercjalizacją podstawowej rozciągliwej elektroniki. MC10, który ma inwestycje od dużych firm produkujących urządzenia medyczne, w tym Medtronic, współpracuje z partnerami z branży farmaceutycznej i urządzeń medycznych, aby wprowadzić na rynek produkty, które spełniłyby część tego, co wykazała koreańska grupa: wykrywają i przechowują sygnały, takie jak drżenie, oddychanie, tętno, i temperatury, aby lekarze mogli przeglądać dane dotyczące zaburzeń nerwowo-mięśniowych i sercowo-naczyniowych.

Istniejące klasy elektroniki są sztywne i pakowane, co prowadzi do nieporęcznych monitorów przypinanych; Nowa technologia byłaby dyskretna i praktycznie niezauważona przez użytkownika, mówi Roozbeh Ghaffari, współzałożyciel MC10 (patrz Innovators Under 35: Roozbeh Ghaffari ).

DO papier wydany w niedzielę w Natura Nanotechnologia opisuje wiele membran w nanoskali zapakowanych jako system do wykrywania ruchu, dostarczania leków i przechowywania danych – wszystko zintegrowane na rozciągliwym plastrze, takim jak plaster, który przylegałby do skóry. Testy terapii lekowej na ludzkich pacjentach są jeszcze za kilka lat; do tej pory grupa wykazała, w jaki sposób może uwalniać barwnik na skrawku skóry świni.

Sprężynowe tensometry mierzą aktywność mięśni. Składają się one z krzemowych czujników nanomembranowych w kształcie serpentyny, z każdą krzywizną o kilkaset mikrometrów. Po rozciągnięciu wykrywane są zmiany oporu elektrycznego włókien, a częstotliwość sygnałów wskazuje, czy rozciągnięcie było wynikiem normalnego ruchu ramienia, czy szybkiego drżenia.

Dane są zapisywane w prostym systemie pamięci, składającym się z komórek pamięci o grubości zaledwie 30 nanometrów; komórki te rejestrują stany o wysokiej rezystancji w porównaniu do stanów o niskiej rezystancji ze względu na zmieniające się właściwości elektryczne w poprzek błon. W przyszłości dostęp do tych danych będzie można uzyskać za pomocą tagu RFID zintegrowanego z urządzeniem lub można je przesyłać strumieniowo do pobliskiego smartfona; jednak składnik komunikacyjny nie został jeszcze dodany.

Plaster zawiera również elementy grzejne, które można aktywować zdalnie w celu uwolnienia leków. Elementy grzejne podnoszą temperaturę plastra o kilka stopni, co z kolei uwalnia leki otoczone porowatymi nanocząsteczkami krzemionki. Po podgrzaniu fizyczne wiązanie między lekiem a nanocząsteczkami zostaje zerwane, co prowadzi do uwalniania cząsteczek przez skórę pod wpływem dyfuzji.

Docelowo opracujemy w pełni zautomatyzowany system, który będzie zawierał te czujniki oraz mechanizm pamięci i uwalniania leku wraz z mikrokontrolerem, aby zapewnić automatyczne uwalnianie leku w plastrze naskórkowym, mówi Ghaffari.

Podczas gdy prototyp koncentruje się na wykrywaniu zaburzeń ruchu, inne wersje mogą wykrywać takie rzeczy, jak pocenie się, temperatura, tętno lub tlen we krwi i wykorzystywać te zmiany jako mechanizm wyzwalający różne terapie. Zespoły pracują nad wprowadzeniem tej platformy do badań regulacyjnych i klinicznych.

Praca opiera się na fundamentalnych badaniach Johna Rogersa, materiałoznawcy z University of Illinois. Trzy lata temu przedstawił ideę elektroniki naskórkowej, czyli ultracienkich, przypominających skórę materiałów półprzewodnikowych, które mogłyby monitorować parametry życiowe na skórze.

To, co robi ten artykuł, to połączenie elektroniki naskórka z pamięcią i terapią. Możesz zamknąć pętlę od diagnozy do terapii za pomocą jednego plastra, mówi Ghaffari.

Inni badacze zademonstrowali konkurencyjne podejścia. Na przykład, pod skórą układ uwalniania leku jest opracowywany komercyjnie przez: Mikrochipy z Lexington w stanie Massachusetts. Współzałożycielem tej firmy był Robert Langer, inżynier biomedyczny z MIT.

ukryć