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Les chercheurs conçoivent le détecteur implantable pour mesurer des fonctionnements corporels

Les détecteurs qui surveillent l'état d'un patient pendant et après des actes médicaux peuvent être chers, inconfortables et même dangereux.

Maintenant, une équipe de recherche internationale a conçu un détecteur flexible extrêmement sensible de gaz qui peut être implanté dans le fuselage -- et, après qu'il ne soit nécessaire plus, biodégradez en toute sécurité dans les matériaux qui sont absorbés par le fuselage.

Dans une étude, les chercheurs rapportés ils ont conçu un détecteur flexible et implantable qui peut surveiller les formes variées du gaz d'oxyde (NO) nitrique et de dioxyde d'azote (NO2) dans le fuselage.

La surveillance de ces types de gaz est importante parce qu'ils peuvent jouer un rôle avantageux ou, parfois, nuisible dans la santé des personnes, selon Huanyu « Larry » Cheng, professeur de développement de la vie professionnelle de Dorothy Quiggle dans le service de l'ingénierie et les mécanismes et une société apparentée de l'institut pour les sciences de calcul et de caractéristiques.

Oxyde nitrique, par exemple, qui est produit naturellement au corps humain, jeux un rôle majeur dans la santé parce qu'elle détend ou élargit des vaisseaux sanguins pour améliorer le flux sanguin, permettant à l'oxygène et à des éléments nutritifs de diffuser par le fuselage.

D'autre part, l'exposition au dioxyde d'azote de l'environnement est jointe à l'étape progressive des conditions telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive, a dit Cheng, qui est également affilié avec l'institut de recherches de matériaux. L'oxyde nitrique est hautement réactif et peut être transformé dans le dioxyde d'azote une fois exposé à l'oxygène.

L'équipe, qui enregistre leurs découvertes dans la question actuelle des matériaux de NPG Asie, accessible en ligne maintenant, a ajouté une torsion à leur modèle de détecteur en l'effectuant à partir des matériaux qui ne sont pas simplement implantables, flexibles et étirables, mais également biodégradable.

Tandis que des dispositifs actuels sont utilisés en dehors de du fuselage pour surveiller des niveaux de gaz, Cheng a indiqué qu'ils sont encombrants et potentiellement pas aussi précis comme dispositif implantable. Le dispositif implantable, cependant, doit être retiré, qui pourrait signifier un autre fonctionnement. Les chercheurs ont vérifié un modèle qui n'a pas besoin d'être retiré.

Disons-vous ont un fonctionnement chirurgical cardiaque, le moniteur en dehors de du fuselage ne pourrait pas être suffisant pour trouver le gaz. Il pourrait être beaucoup plus avantageux de surveiller les niveaux de gaz de la surface de coeur, ou de ces organes internes. »

Huanyu « Larry » Cheng, professeur de développement de la vie professionnelle de Dorothy Quiggle, service d'ingénierie et mécanique, État de Penn

Ce détecteur de gaz est implantable, et biodégradable, aussi bien, qui est un autre sens de recherches que nous avions travaillé en circuit. Si le patient récupère entièrement d'un fonctionnement chirurgical, ils n'ont pas besoin du dispositif plus longtemps, qui rend les dispositifs biodégradables utiles. »

Selon les chercheurs, toutes les composantes sont biodégradables dans l'eau ou en fluides corporels, mais demeurent assez fonctionnelles pour saisir l'information aux niveaux de gaz.

Dans ce cas, les chercheurs ont effectué les conducteurs du dispositif -- les éléments qui conduisent l'électricité -- hors du magnésium, et pour les matériaux fonctionnels, ils ont employé le silicium, qui est également extrêmement sensible à l'oxyde nitrique.

Le fuselage peut en toute sécurité absorber toutes les matières employées dans le dispositif. Un avantage ajouté du modèle est que les matériaux dissolvent assez lent à un rythme qui permettrait aux détecteurs de fonctionner dans le fuselage au cours de la période de la guérison d'un patient.

Le « silicium est seul -- c'est le synthon pour l'électronique moderne et les gens la considèrent comme étant superbe-stable, » a dit Cheng. Le « silicium s'est avéré biodégradable, aussi bien. Il peut dissoudre d'une façon réellement lente, à environ un à deux nanomètres par jour, selon l'environnement. »

Selon les chercheurs, le détecteur a été vérifié en conditions et solutions aqueuses humides pour prouver qu'il pourrait stablement exécuter dans les conditions brutaux du fuselage.

Les ressources de calcul utilisées par équipe en superordinateur de l'hurlement d'ICDS pour produire les simulations sur ordinateur qui peuvent prévoir extrêmement des petits changements ont entraîné par de légères modifications de forme, ou déformations, du matériau.

« Nous basons la mesure sur la résistance, qui peut changer basé sur l'absorption de gaz, mais elle peut également être due changé à la déformation, » a dit Cheng. « Ainsi, si nous déformons le détecteur sur la surface de la peau, qu'entraînera une force importante et un grand changement de résistance et de nous n'aurait aucune idée si le rendement des gaz est de la déformation, ou l'environnement exposé. »

Les chercheurs disent que les travaux futurs pourraient regarder concevants les systèmes intégrés qui pourraient surveiller d'autres fonctionnements corporels pour le vieillissement sain et les applications variées de la maladie.

Source:
Journal reference:

Ko, G-J., et al. (2020) Biodegradable, flexible silicon nanomembrane-based NOx gas sensor system with record-high performance for transient environmental monitors and medical implants. NPG Asia Materials. doi.org/10.1038/s41427-020-00253-0.