Un sensore di pressione e deformazione completamente biodegradabile ed estensibile. un, Il sensore può essere collegato a un tendine per una valutazione della guarigione in tempo reale, consentendo di personalizzare per ogni paziente il protocollo riabilitativo dopo una riparazione tendinea. B, Concetti utilizzati per il rilevamento della deformazione e della pressione. Rilevamento della deformazione:all'applicazione della deformazione, i due elettrodi a pettine a film sottile scorrono l'uno rispetto all'altro, con conseguente variazione della capacità. L'intervallo 0-15% per il rilevamento della deformazione viene scelto in base al fatto che in vivo lo sforzo esercitato sui tendini è inferiore al 10%. Rilevamento della pressione:all'applicazione della pressione, la variazione della distanza tra gli elettrodi superiore e inferiore determina una variazione della capacità. Lo strato dielettrico, fatto di un sottile, altamente comprimibile, gomma regolarmente microstrutturata, consente al sensore di avere un'elevata sensibilità alla pressione e un tempo di risposta rapido, migliorando la sensibilità di diversi ordini di grandezza rispetto al lavoro precedentemente pubblicato basato su un approccio air gap. C, Materiali e assemblaggio complessivo del sensore di deformazione e pressione completamente biodegradabile. L'elastomero biodegradabile PGS (poli(glicerolo sebacato)) viene utilizzato come strato dielettrico per il condensatore costituente il sensore di pressione. Viene anche utilizzato nell'architettura del sensore di deformazione come strato antiaderente estensibile, permettendo agli elettrodi di scorrere l'uno rispetto all'altro. L'elastomero biodegradabile POMaC (poli(ottametilene maleato (anidride) citrato)) viene utilizzato per il sensore di deformazione e l'imballaggio18. POMaC è un biomateriale elastomerico biodegradabile elastico morbido sintetizzato da acido citrico, anidride maleica e 1, 8-ottandiolo, che è in grado di imitare le proprietà meccaniche di un'ampia gamma di tessuti biologici molli. PLLA è lo strato di substrato per gli elettrodi di magnesio. D, Immagine del sensore assemblato. Credito: Elettronica della natura (2018). DOI:10.1038/s41928-018-0071-7
Un team di ricercatori con sede presso la Stanford University ha sviluppato un nuovo tipo di sensore di deformazione e pressione impiantabile che si decompone in modo innocuo quando termina la sua utilità. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Natura , il gruppo descrive lo sviluppo e il test del sensore. Sung-Geun Choi e Seung-Kyun Kang con il Korea Advanced Institute of Science and Technology offrono un pezzo di News &Views sul lavoro svolto dal team di Stanford nello stesso numero della rivista.
Come la maggior parte delle persone sa, la procedura standard per il recupero dalla chirurgia ortopedica è la riabilitazione fisica. Ma sapere quanto stress o pressione possono sopportare le parti riparate è ancora più arte che scienza. Per tale motivo, gli scienziati sono alla ricerca di modi per impiantare sensori che forniscano una misura più accurata di ciò che accade all'interno del corpo durante la riabilitazione. Idealmente, tali sensori scomparirebbero semplicemente una volta che non sono più necessari, altrimenti, sarebbe necessario un secondo intervento chirurgico per rimuoverli. Ma fino ad ora, tali sensori hanno sofferto di problemi di prestazioni o non erano del tutto biocompatibili. In questo nuovo sforzo, il team di Stanford riferisce che il loro nuovo sensore risolve entrambi i problemi.
La struttura del sensore è stata realizzata impilando due sensori, uno per misurare la deformazione, l'altro per la pressione:è stato realizzato con due tipi di polimeri biocompatibili e biodegradabili e dispone anche di elettrodi di magnesio. Il prodotto finale prevedeva cinque strati di materiale compreso l'imballaggio superiore e inferiore, coprendo i sensori. Il team ha testato il sensore impiantandolo nella parte posteriore di un topo.
Il team riferisce che il sensore era in grado di misurare deformazioni fino allo 0,4 percento e pressioni fino a 12 Pa. Inoltre, a parte una piccola quantità di infiammazione iniziale, non hanno osservato effetti negativi nel ratto. Riferiscono anche di essere stati in grado di impostare la quantità di tempo prima della decomposizione mescolando gli ingredienti durante la realizzazione della struttura del sensore. Come bonus, hanno notato che il sensore ha funzionato normalmente durante il periodo di decomposizione, e cessava solo quando non serviva più. Per di più, riferiscono che la decomposizione del sensore non ha causato problemi al ratto.
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