Учени създадоха подкожен имплант за следене на здравето, вдъхновени от изкуството оригами

Вдъхновени от оригами - японското изкуство за сгъване на хартия, учени от Великобритания и САЩ са създали подкожен имплант, който да следи здравословното състояние, пише сайтът Физ.орг.
Кожата е най-големият орган на тялото. Тя служи като защитна бариера, която не допуска вредни патогени и задържа жизненоважните течности вътре в организма. Именно тези свойства превръщат проектирането на мобилни сензори за проследяване на здравето в сериозно инженерно предизвикателство, тъй като много вътрешни химични сигнали не могат лесно да преминат през нея.
Устройствата за непрекъснато следене на нивото на глюкозата или кохлеарните импланти преодоляват този проблем, но често са обемисти, захранват се с батерии или изискват инвазивна хирургична интервенция. По-малките безжични устройства, работещи без батерии, също имат недостатъци, включително по-слаби връзки за захранване и по-ниска ефективност на сензорите - поради ограничената им повърхност.
MiFi (Minimally Invasive Foldable bioelectronic implant - минимално инвазивен сгъваем биоелектронен имплант), разработен от изследователи от лондонския Импириъл колидж и Университета на Южна Калифорния, е проектиран да преодолее тези ограничения.
Това е миниатюрен имплант, вдъхновен от оригами, който е достатъчно малък, за да бъде поставен без голяма хирургична интервенция, но е и достатъчно голям, за да побере безжични компоненти за захранване и множество сензори.
Подробности за устройството и неговото разработване са публикувани в статия в сп. Advanced Materials.
Изработен от гъвкави полиимидни (PI) материали, MiFi е с дизайн тип "акордеон", който му позволява да се сгъва до по-компактна форма за имплантиране. След имплантирането той самостоятелно се разгъва обратно до плоската си форма.
След като се разгъне, имплантът се разширява до квадрат с размери 2,1 на 2,1 сантиметра и е с дебелина едва 0,3 милиметра. Вместо обемисти батерии, той разчита на NFC комуникация (комуникация в близката зона на полето) за събиране на енергия и прехвърляне на данни към близък четец. Тестове, направени с модел от свинска кожа, са показали, че системата може да предава данни на разстояние над 20 милиметра.
За да демонстрират технологията в жива тъкан, изследователите са имплантирали MiFi под кожата на плъхове под упойка и са провели експерименти с тъканни проби.
Екипът е разработил версии на устройството, които могат да измерват сърдечната честота и честотата на дишането, както и температурата, киселинността на тъканите и нивата на литий. Сензорът за литий може да проследява литиевите йони в течността, обграждаща клетките. Това показва как MiFi има потенциала да проследява лекарства като литий, който има малък диапазон на безопасност и може да стане токсичен при по-високи нива.
Това в крайна сметка би позволило на лекарите да проверяват важни промени в тялото, без да разчитат на повтарящи се кръвни изследвания. Същевременно устройството може да предава данни безжично през околните тъкани, използвайки същата технология за близък обсег, която се прилага при безконтактните плащания.
Макар направените тестове върху животни и тъканни проби да показват, че технологията може да функционира в самата жива тъкан и около нея, предстои още работа, преди да могат да започнат изпитвания върху хора.
"В крайна сметка нашият подход би могъл да осигури многоканално наблюдение чрез бързи процедури за въвеждане, които не изискват поставянето на шевове. Това може да предложи уникално предимство при прехода към персонализирано здравеопазване", пишат изследователите.