211service.com
En bandage, der registrerer rystelser, afgiver stoffer og holder et register
For at give en forsmag på, hvordan fremtidens bærbare medicinske anordninger kan se ud, har forskere i Korea bygget et hudplaster, der er tyndere end et ark papir og kan registrere subtile rystelser, frigive lægemidler, der er gemt inde i nanopartikler efter behov, og registrere al denne aktivitet for anmeldelse senere.
Lægemiddelplaster : En ny prototype af et elektronisk hudplaster kan detektere muskelrystelser og afgive lægemidler fra nanopartikler.
Mens den stadig er under udvikling, kan teknologien en dag være nyttig for personer, der lider af Parkinsons sygdom eller andre bevægelsesforstyrrelser. Systemet repræsenterer en ny retning inden for personlig sundhedspleje, der i sidste ende vil muliggøre avanceret diagnostik og terapi på enheder, der kan bæres som et barns midlertidige tatovering, siger Dae-Hyeong Kim, assisterende professor i kemi- og biologisk ingeniørvidenskab ved Seoul National University, som ledede værket (se Innovators Under 35: Dae-Hyeong Kim).
Arbejdet blev udført med forskere ved MC10, en startup i Cambridge, Massachusetts, der arbejder på at kommercialisere den underliggende strækbare elektronik. MC10, som har investeringer fra store virksomheder inden for medicinsk udstyr, herunder Medtronic, arbejder sammen med partnere i den farmaceutiske og medicinsk udstyrsindustri for at lancere produkter, der ville gøre en del af det, den koreanske gruppe demonstrerede: registrere og opbevare signaler som rystelser, vejrtrækning, hjertefrekvens, og temperatur, så lægerne kan gennemgå data om neuromuskulære og kardiovaskulære lidelser.
Eksisterende klasser af elektronik er stive og pakket, hvilket fører til omfangsrige strap-on skærme; den nye teknologi ville være diskret og praktisk talt ubemærket af bæreren, siger Roozbeh Ghaffari, medstifter af MC10 (se Innovators Under 35: Roozbeh Ghaffari).
TIL papir udgivet søndag d Natur nanoteknologi beskriver flere membraner i nanoskala pakket som et system til bevægelsesregistrering, medicinafgivelse og datalagring - alt sammen integreret på et strækbart plaster, som et plaster, der ville klæbe på huden. Lægemiddelterapitests på menneskelige patienter er stadig et par år tilbage; indtil videre har gruppen demonstreret, hvordan den kan frigive et farvestof på en plet af svinehud.
Fjederlignende strain gauges måler muskelaktivitet. Disse består af silicium nanomembransensorer i en serpentinform, der hver buer flere hundrede mikrometer fra hinanden. Ved strækning registreres ændringer i elektrisk modstand på filamenterne, og frekvensen af signalerne indikerer, om et stræk var fra en normal armbevægelse eller en hurtig rysten.
Dataene optages på et simpelt hukommelsessystem, der består af hukommelsesceller, der kun er 30 nanometer tykke; disse celler registrerer høj modstand versus lav modstand tilstande på grund af skiftende elektriske egenskaber på tværs af membranerne. I fremtiden kan disse data tilgås via et RFID-tag integreret i enheden, eller kan streames til en nærliggende smartphone; kommunikationskomponenten er dog endnu ikke tilføjet.
Plasteret indeholder også varmeelementer, der kan fjernaktiveres for at frigive medicin. Varmeelementerne hæver plastertemperaturen flere grader, hvilket igen frigiver lægemidler omgivet af porøse silicananopartikler. Ved opvarmning bryder den fysiske binding mellem lægemidlet og nanopartikler, hvilket fører til en diffusionsdrevet frigivelse af molekyler gennem huden.
I sidste ende vil vi udvikle et fuldt automatiseret system, der inkorporerer disse sensorer og en hukommelses- og lægemiddelfrigivelsesmekanisme sammen med en mikrocontroller til at levere automatiseret lægemiddelfrigivelse i et epidermalt plaster, siger Ghaffari.
Mens prototypen er fokuseret på at opdage bevægelsesforstyrrelser, kan andre versioner fornemme ting som sved, temperatur, hjertefrekvens eller blodilt og bruge disse ændringer som en udløsende mekanisme for forskellige behandlinger. Holdene arbejder på at bringe denne platform gennem regulatoriske og kliniske undersøgelser.
Arbejdet bygger på den grundlæggende forskning udført af John Rogers, en materialeforsker ved University of Illinois. For tre år siden introducerede han ideen om epidermal elektronik, eller ultratynde, hudlignende halvledermaterialer, der kunne overvåge vitale tegn på huden.
Hvad dette papir gør, er at tage den epidermale elektronik og koble den med hukommelse ombord og terapi. Du kan lukke løkken fra diagnose til terapi på et enkelt plaster, siger Ghaffari.
Andre forskere har demonstreret konkurrerende tilgange. For eksempel udvikles en under-huden-lægemiddelfrigivelseschip kommercielt af Mikrochips fra Lexington, Massachusetts. Dette firma blev medstiftet af Robert Langer, en biomedicinsk ingeniør ved MIT.