211service.com
Smarte suturer, der registrerer infektioner
Kirurgiske suturer er ikke længere tankeløse tråde. Forskere har nu belagt dem med sensorer, der kunne overvåge sår og fremskynde helingen.
De elektroniske suturer, som indeholder ultratynde siliciumsensorer integreret på polymer- eller silkestrips, kan føres gennem nåle, og i dyreforsøg var forskere i stand til at snøre dem gennem huden, trække dem stramt og binde dem uden at forringe enhederne.
Suturerne kan præcist måle temperatur - forhøjede temperaturer indikerer infektion - og levere varme til et sårsted, som vides at hjælpe med heling. Og John Rogers , professor i materialevidenskab og teknik ved University of Illinois i Urbana-Champaign og opfinder af de smarte suturer, forestiller sig, at de også kunne være fyldt med enheder, der giver elektrisk stimulation til at hele sår. I sidste ende vil den største værdi være, når man kan frigive stoffer fra dem på en programmeret måde, siger han. Det kunne forskerne gøre ved at belægge de elektroniske tråde med lægemiddelinfunderede polymerer, som ville frigive kemikalierne, når de udløses af varme eller en elektrisk puls.
De smarte suturer, rapporteret online i journalen Lille , stole på silicium-baserede enheder, der bøjer og strækker sig. Rogers og hans kolleger laver apparaterne med siliciummembraner og guldelektroder og ledninger, der er blot et par hundrede nanometer tykke og mønstrede i en serpentinform. Teknologien, som de også har brugt i oppustelige katetre og medicinske tatoveringer (se Stick-On Electronic Tattoos), bliver kommercialiseret af MC10, en Cambridge, Massachusetts-baseret startup Rogers, der er medstiftet (se Making Stretchable Electronics).
Forskerne bruger først kemikalier til at skære en ultratynd film af silicium af fra en siliciumwafer. Med et gummistempel løftes de af og overfører nanomembranerne til polymer- eller silkestrimler. Derefter afsætter de metalelektroder og ledninger ovenpå og indkapsler hele enheden i en epoxybelægning.
De har bygget to typer temperatursensorer på suturerne. Den ene er en siliciumdiode, der skifter sin nuværende udgang med temperaturen; den anden, en platin-nanomembranmodstand, ændrer sin modstand med temperaturen. Mikrovarmerne er i mellemtiden simpelthen guldtråde, der opvarmes, når der går strøm gennem dem.
Alle de materialer, der bruges i enhederne, er sikre til brug i kroppen, og den største udfordring var at gøre suturerne fleksible, siger Rogers. Silicium er skørt, så at gøre nanomembranerne så tynde som muligt og lægge dem ud i et snoede mønster var nøglen til elasticiteten. Det er også afgørende at placere silicium halvvejs mellem den øverste epoxy- og den nederste polymeroverflade af suturen. Når man bøjer hele konstruktionen, er den øverste overflade i spænding, og bunden er i kompression, men i midtpunktet er belastningerne meget små, siger han.
Forskerne har testet suturernes mekaniske fleksibilitet og sejhed på snit i rottehud, men de har endnu ikke testet temperaturføling og opvarmningsevne hos dyr. De arbejder også på at gøre enhederne trådløse.