211service.com
Inteligentne szwy wykrywające infekcje
Szwy chirurgiczne nie są już bezmyślnymi nićmi. Naukowcy pokryli je teraz czujnikami, które mogą monitorować rany i przyspieszać gojenie.
Elektroniczne szwy, które zawierają ultracienkie czujniki krzemowe zintegrowane z polimerowymi lub jedwabnymi paskami, można przewlec przez igły, a podczas testów na zwierzętach naukowcy byli w stanie przeszyć je przez skórę, mocno zaciągnąć i zawiązać bez degradacji urządzeń.
Szwy mogą precyzyjnie mierzyć temperaturę — podwyższona temperatura wskazuje na infekcję — i dostarczać ciepło do miejsca rany, o którym wiadomo, że wspomaga gojenie. i John Rogers , profesor inżynierii materiałowej i inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign i wynalazca inteligentnych szwów, wyobraża sobie, że mogą być również obciążone urządzeniami, które zapewniają stymulację elektryczną do gojenia ran. Ostatecznie największą wartość będzie miało to, że można z nich uwalniać narkotyki w zaprogramowany sposób, mówi. Naukowcy mogli to zrobić, powlekając nici elektroniczne polimerami zawierającymi leki, które uwalniałyby chemikalia pod wpływem ciepła lub impulsu elektrycznego.
Inteligentne szwy zgłoszone online w czasopiśmie Mały , polegaj na urządzeniach na bazie krzemu, które zginają się i rozciągają. Rogers i jego koledzy tworzą urządzenia z krzemowymi membranami oraz złotymi elektrodami i przewodami, które mają zaledwie kilkaset nanometrów grubości i są ułożone w serpentyn. Technologia, którą zastosowali również w nadmuchiwanych cewnikach i tatuażach medycznych (patrz Stick-On Electronic Tattoos ), jest komercjalizowana przez MC10, start-up z Cambridge w stanie Massachusetts, którego współzałożycielem jest Rogers (patrz Making Stretchable Electronics ).
Naukowcy najpierw używają chemikaliów do odcinania ultracienkiej warstwy krzemu z płytki krzemowej. Za pomocą stempla gumowego unoszą się i przenoszą nanomembrany na paski z polimeru lub jedwabiu. Następnie umieszczają na górze metalowe elektrody i druty i otaczają całe urządzenie powłoką epoksydową.
Na szwach zbudowali dwa rodzaje czujników temperatury. Jednym z nich jest dioda krzemowa, która zmienia swoją moc wyjściową wraz z temperaturą; drugi, platynowy opornik z nanomembraną, zmienia swoją rezystancję wraz z temperaturą. Tymczasem mikro-ogrzewacze to po prostu złote włókna, które nagrzewają się, gdy przepływa przez nie prąd.
Wszystkie materiały użyte w urządzeniach są bezpieczne dla organizmu, a największym wyzwaniem było uelastycznienie szwów – mówi Rogers. Krzem jest kruchy, więc uzyskanie jak najcieńszych nanomembran i ułożenie ich w kręty wzór było kluczowe dla elastyczności. Istotne jest również umieszczenie silikonu w połowie odległości między górną epoksydową a dolną powierzchnią polimerową szwu. Kiedy zginasz całą konstrukcję, górna powierzchnia jest naprężona, a dolna ściskana, ale w punkcie środkowym odkształcenia są bardzo małe, mówi.
Naukowcy przetestowali mechaniczną elastyczność i wytrzymałość szwów na nacięciach w skórze szczura, ale nie przetestowali jeszcze możliwości wykrywania temperatury i ogrzewania u zwierząt. Pracują również nad uczynieniem urządzeń bezprzewodowymi.