Peranti elektronik untuk pemantauan berterusan terhadap kesihatan pesakit sangat diperlukan dalam perubatan moden. Implan ini dapat dibuat dari bahan yang benar-benar aman dan lonjakan isyarat dalam kadar gula darah, tekanan darah atau penampilan tindak balas imun terhadap ubat-ubatan.
Walaupun prestasi jangka panjang, peranti seperti itu perlu dilupuskan suatu hari nanti. Penyelesaian yang jelas untuk masalah ini - pembuangan implan secara pembedahan - jelas bukan yang terbaik, kerana campur tangan sedemikian akan menyakitkan dan kadang-kadang berbahaya.
Oleh itu, banyak kumpulan bioengineers di seluruh dunia sedang mengembangkan alat yang dimasukkan ke dalam badan, yang secara bebas dapat larut dan dikeluarkan dari badan setelah tarikh luput.
Penciptaan implan seperti itu adalah langkah besar ke depan. Sehingga baru-baru ini, belum ada kemajuan dalam pengembangan alat bioperubatan yang larut,”kata pengarang bersama Jeffrey Borenstein dari Draper Laboratory di Massachusetts, AS.
Pada tahun 2012, rakan saintis bahan Borenstein, John Rogers dari University of Illinois dan kumpulannya memperkenalkan satu siri cip silikon terbiodegradasi yang mampu mengawal suhu atau ubah bentuk mekanikal, menghantar maklumat ke peranti di luar badan (misalnya ke komputer atau telefon pintar), dan bahkan memanaskan tisu badan. untuk mengelakkan jangkitan. Sebilangan cip ini dikuasakan oleh gegelung induksi yang memberikan kuasa tanpa wayar dari sumber luaran.
Tetapi penghantaran tenaga tanpa wayar sangat tidak sesuai untuk implan subkutan, yang kadang-kadang perlu diletakkan di lapisan tisu dalam atau bahkan di bawah tulang. Di samping itu, komponen untuk peranti sedemikian sangat kompleks dan membebankan. Setelah menyiasat masalah ini, Rogers dan pasukannya telah mencipta bateri yang boleh terbiodegradasi sepenuhnya yang dioptimumkan untuk melengkapkan peranti yang ada.
Para jurutera menggunakan kerajang magnesium sebagai anoda, dan sepiring besi, molibdenum, atau tungsten untuk katod. Semua logam ini perlahan-lahan akan larut di dalam badan, dan ionnya dalam kepekatan rendah bio serasi.
Elektrolit antara kedua elektrod adalah penimbal natrium fosfat. Semua komponen ini juga dibungkus dalam polimer hidrida polimer yang terbiodegradasi.
Video promosi:
Seperti yang dilaporkan dalam sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Advanced Materials, amperage peranti dapat berubah-ubah bergantung pada logam yang digunakan di katod. Sebagai contoh, sel satu sentimeter persegi dengan anoda magnesium setebal 50 mikrometer dan katod molibdenum tebal 8 mikrometer memberikan 2.4 miliamper.
Setelah larut, bateri melepaskan magnesium kurang dari 9 miligram. (Foto dari University of Illinois)
Setelah larut, bateri melepaskan kurang dari 9 miligram magnesium, iaitu kira-kira dua kali ganda stent arteri koronari magnesium yang telah berjaya diuji dalam ujian klinikal. Kepekatan seperti itu mungkin tidak menimbulkan masalah, kata Rogers.
Setakat ini, semua versi peranti biodegradable mampu berfungsi dalam badan selama 24 jam, tetapi jurutera sudah berusaha untuk meningkatkan potensi produktiviti. Mereka juga berharap dapat meningkatkan ketumpatan tenaga dengan mengubah permukaan magnesium foil. Luas permukaan yang besar akan meningkatkan kereaktifan bahan. Mengikut anggaran awal penulis kajian, bateri berukuran 0.25 sentimeter persegi dan hanya satu mikrometer tebal cukup mampu menghidupkan sensor subkutan pada siang hari.
Perhatikan bahawa pengembangan Rogers adalah pesaing yang berpotensi untuk projek Christopher Bettinger: yang terakhir menggunakan melanin pigmen kulit untuk membuat anoda untuk keselamatan maksimum bioakumulator. Walau bagaimanapun, analisis perbandingan menunjukkan bahawa bateri anoda magnesium Rogers sama selamat, tetapi mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi dan jangka hayat yang lebih lama, yang bermaksud mereka menang.
Borenstein menambah bahawa mana-mana alat tersebut dapat digunakan bukan hanya untuk pemantauan bioperubatan dan penyampaian ubat, tetapi juga, sebagai contoh, sebagai sensor untuk menilai keadaan persekitaran secara berterusan. Sensor yang boleh didegradasi dapat ditempatkan di lautan, di mana mereka memantau tahap pencemaran, dan pada akhir hayatnya, mereka akan larut hampir tanpa jejak.
