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Os pesquisadores projectam o sensor implantable medir funções corporais

Os sensores que monitoram a condição de um paciente durante e depois dos procedimentos médicos podem ser caros, incômodos e mesmo perigosos.

Agora, uma equipe internacional dos pesquisadores projectou um sensor flexível altamente sensível do gás que pudesse ser implantado no corpo -- e, depois que é já não necessário, biodegrade com segurança nos materiais que são absorvidos pelo corpo.

Em um estudo, os pesquisadores relataram que projectaram um sensor flexível e implantable que pudesse monitorar vários formulários do gás do óxido (NO) nítrico e do dióxido de nitrogênio (NO2) no corpo.

Monitorar estes tipos de gáss é importante porque podem jogar um papel benéfico ou, às vezes, prejudicial na saúde humana, de acordo com Huanyu “Larry” Cheng, professor da revelação de carreira de Dorothy Quiggle no departamento da ciência de engenharia e os mecânicos e uma filial do instituto para ciências computacionais e dos dados.

Óxido nítrico, por exemplo, que é produzido naturalmente no corpo humano, jogos um papel importante na saúde porque relaxa ou alarga vasos sanguíneos para aumentar a circulação sanguínea, permitindo que o oxigênio e os nutrientes circulem através do corpo.

Por outro lado, a exposição ao dióxido de nitrogênio do ambiente é ligada à progressão das condições tais como a doença pulmonar obstrutiva crônica, disse Cheng, que é igualmente afiliado com o instituto de investigação dos materiais. O óxido nítrico é altamente reactivo e pode ser transformado no dióxido de nitrogênio quando expor ao oxigênio.

A equipe, que relata seus resultados na introdução actual de materiais do NPG Ásia, acessível em linha agora, adicionou uma torção a seu projecto do sensor fazendo o dos materiais que não são apenas implantable, flexíveis e stretchable, mas também biodegradável.

Quando os dispositivos actuais forem usados fora do corpo para monitorar níveis do gás, Cheng disse que são volumosos e potencial tão exactos quanto um dispositivo implantable. Os dispositivos Implantable, contudo, precisam de ser removidos, que poderiam significar uma outra operação. Os pesquisadores investigaram um projecto que não precisasse de ser removido.

Deixe-nos dizê-lo têm uma operação cirúrgica cardíaca, o monitor fora do corpo não pôde ser suficiente para detectar o gás. Pôde ser muito mais benéfico monitorar os níveis do gás da superfície do coração, ou daqueles órgãos internos.”

Huanyu “Larry” Cheng, professor da revelação de carreira de Dorothy Quiggle, departamento da ciência de engenharia e mecânicos, Penn State

Este sensor do gás é implantable, e biodegradável, também, que é um outro sentido que da pesquisa nós temos trabalhado sobre. Se o paciente recupera inteiramente de uma operação cirúrgica, não precisam o dispositivo mais por muito tempo, que faz dispositivos biodegradáveis úteis.”

De acordo com os pesquisadores, todos os componentes são biodegradáveis na água ou em líquidos corporais, mas permanecem funcionais bastante capturar a informação nos níveis do gás.

Neste caso, os pesquisadores fizeram os condutores do dispositivo -- os elementos que conduzem a electricidade -- fora do magnésio, e para os materiais funcionais, usaram o silicone, que é igualmente altamente sensível ao óxido nítrico.

O corpo pode com segurança absorver todos os materiais usados no dispositivo. Um benefício adicionado do projecto é que os materiais se dissolvem em um ritmo lento bastante que permita que os sensores funcionassem no corpo durante o período da recuperação de um paciente.

O “silicone é original -- é o bloco de apartamentos para a eletrônica moderna e os povos consideram-na ser super-estável,” disse Cheng. O “silicone foi mostrado para ser biodegradável, também. Pode dissolver-se em uma maneira realmente lenta, aproximadamente um a dois nanômetros um o dia, segundo o ambiente.”

De acordo com os pesquisadores, o sensor foi testado em circunstâncias húmidas e em soluções aquosas para mostrar que poderia estàvel executar nas condições ásperas do corpo.

Os recursos computacionais usados equipe do super-computador do rugido de ICDS para criar as simulações computorizadas que podem calcular extremamente pequenas alterações causaram por mudanças de forma ligeiras, ou por deformações, do material.

“Nós baseamos a medida na resistência, que pode mudar baseado na absorção de gás, mas pode igualmente ser mudado devido à deformação,” disse Cheng. “Assim, se nós deformamos o sensor na superfície da pele, que causará uma grande força e uma grande mudança na resistência e em nós não teria nenhuma ideia se o desempenho dos gáss é da deformação, ou no ambiente expor.”

Os pesquisadores dizem que o trabalho futuro poderia olhar de projecto os sistemas integrados que poderiam monitorar outras funções corporais para o envelhecimento saudável e várias aplicações da doença.

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.