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Los investigadores diseñan el sensor implantable para medir funciones corporales

Los sensores que vigilan la condición de un paciente durante y después de procedimientos médicos pueden ser costosos, incómodos e incluso peligrosos.

Ahora, las personas internacionales de investigadores han diseñado un sensor flexible altamente sensible del gas que se puede implantar en la carrocería -- y, después de que se necesite no más, biodegrade con seguridad en los materiales que son absorbidos por la carrocería.

En un estudio, los investigadores denunciaron que diseñaron un sensor flexible e implantable que puede vigilar diversas formas del gas del óxido (NO) nítrico y del bióxido de nitrógeno (NO2) en la carrocería.

Vigilar estos tipos de gases es importante porque pueden desempeñar un papel beneficioso o, a veces, dañino en salud humana, según Huanyu “Larry” Cheng, profesor del revelado de carrera de Dorothy Quiggle en el departamento de la ciencia de ingeniería y mecánicos y un afiliado del instituto para las ciencias de cómputo y de los datos.

Óxido nítrico, por ejemplo, que se produce naturalmente en el cuerpo humano, juegos un papel importante en salud porque relaja o ensancha los vasos sanguíneos para aumentar el flujo de sangre, permitiendo que el oxígeno y los alimentos circulen a través de la carrocería.

Por otra parte, la exposición al bióxido de nitrógeno del ambiente se conecta a la progresión de condiciones tales como enfermedad pulmonar obstructiva crónica, dijo Cheng, que también se afilía con el instituto de investigación de los materiales. El óxido nítrico es altamente reactivo y se puede transformar en el bióxido de nitrógeno cuando está expuesto al oxígeno.

Las personas, que denuncia sus conclusión en la aplicación actual los materiales del NPG Asia, accesibles en línea ahora, agregaron una torsión a su diseño del sensor haciéndolo de los materiales que no son apenas implantables, flexibles y estirables, pero también biodegradable.

Mientras que los dispositivos actuales se utilizan fuera de la carrocería para vigilar niveles del gas, Cheng dijo que son abultados y potencialmente tan exactos como un dispositivo implantable. Los dispositivos implantables, sin embargo, necesitan ser quitados, que podrían significar otra operación. Los investigadores investigaron un diseño que no necesita ser quitado.

Digámosle tienen una operación quirúrgica cardiaca, el monitor fuera de la carrocería no pudo ser suficiente descubrir el gas. Puede ser que sea mucho más beneficioso vigilar los niveles del gas de la superficie del corazón, o de esos órganos internos.”

Huanyu “Larry” Cheng, profesor del revelado de carrera de Dorothy Quiggle, departamento de la ciencia de ingeniería y mecánicos, el Estado de Penn

Este sensor del gas es implantable, y biodegradable, también, que es otra dirección de la investigación que hemos estado trabajando conectado. Si el paciente se recupera completo de una operación quirúrgica, no necesitan el dispositivo más de largo, que hace los dispositivos biodegradables útiles.”

Según los investigadores, todos los componentes son biodegradables en agua o en líquidos corporales, pero siguen siendo bastante funcionales capturar la información sobre los niveles del gas.

En este caso, los investigadores hicieron los conductores del dispositivo -- los elementos que conducto electricidad -- fuera del magnesio, y para los materiales funcionales, utilizaron el silicio, que es también altamente sensible al óxido nítrico.

La carrocería puede absorber con seguridad todos los materiales usados en el dispositivo. Una ventaja adicional del diseño es que los materiales disuelven en bastante lento un paso que permitiría que los sensores funcionaran en la carrocería durante el período de la recuperación de un paciente.

El “silicio es único -- es el bloque hueco para la electrónica moderna y la gente la considera ser estupendo-estable,” dijo Cheng. El “silicio se ha mostrado para ser biodegradable, también. Puede disolver en una manera realmente lenta, aproximadamente un a dos nanómetros por día, dependiendo del ambiente.”

Según los investigadores, el sensor fue probado en condiciones húmedas y soluciones acuosas para mostrar que podría realizarse estable en las condiciones duras de la carrocería.

Los recursos de cómputo usados las personas del superordenador del rugido de ICDS para crear las simulaciones por ordenador que pueden calcular extremadamente pequeños cambios causaron por los cambios de la forma ligeros, o las deformaciones, del material.

“Basamos la medición en la resistencia, que puede cambiar basado en la amortiguación de gas, pero puede también ser cambiado debido a la deformación,” dijo Cheng. “Así pues, si deformamos el sensor en la superficie de la piel, que causará una fuerza grande y un cambio grande en resistencia y nosotros no tendría ninguna idea si el funcionamiento de los gases es de la deformación, o el ambiente expuesto.”

Los investigadores dicen que el trabajo futuro podría observar de diseño de los sistemas integrados que podrían vigilar otras funciones corporales para el envejecimiento sano y los diversos usos de la enfermedad.

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.