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科普知識
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電化學(xué)式檢測儀

智能手術(shù)縫合線包裹傳感器可用于監(jiān)測感染

發(fā)布日期:2022-10-07 點擊率:52

  外科手術(shù)縫合線不再是沒有生命的簡單絲線了。現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)給它們包裹上了能監(jiān)測創(chuàng)口及加速愈合的傳感器。

  這種電子縫合線內(nèi)含高分子聚合物或絲線,并和超薄硅傳感器整合在一起。它們不僅能夠穿過針眼,而且在動物試驗中,研究人員還能讓它們系住皮膚、拉緊、打結(jié),與此同時,裝置也不會降解。

  這種縫合線能準確地測量溫度,而溫度升高表明有感染。為傷口加熱可以促進愈合也是已知的事實。智能縫合線的發(fā)明人,伊利諾伊大學(xué)香檳分校的材料科學(xué)與工程教授約翰? 羅杰斯(John Rogers0)設(shè)想,還可以在縫合線上裝載能提供電刺激的裝置來愈合傷口,“最終,最有價值的將是能通過這些裝置程序化地給藥,”羅杰斯教授說。研究人員可以用注入藥物的聚合物覆蓋電子縫線來做到這點,溫度升高或電刺激都會導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)的釋放。

  智能縫合線技術(shù)被發(fā)表在 Small 雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。它依賴硅基器件來彎曲和拉伸。羅杰斯和他的同事們用硅膠膜、金電極,以及可以彎曲纏繞 ,并只有幾百納米厚的電線打造了這一裝置。這項技術(shù)也被用于充氣導(dǎo)管和醫(yī)學(xué)刺青中,并已被羅杰斯參與創(chuàng)辦的、位于馬薩諸塞州劍橋的公司MC10 商業(yè)化。

 


  研究人員首先用化學(xué)物質(zhì)從硅晶片上切下一片極薄的硅。通過一個轉(zhuǎn)印圖章(rubber stamp),他們將納米硅膠膜翻轉(zhuǎn)到高分子聚合物或絲線上,然后把金屬電極和電線沉淀在膜上,并且用環(huán)氧樹脂涂層包裹整個裝置。

  研究人員為縫合線裝上了兩類溫度傳感器。一類是隨溫度改變電流輸出的硅二極管;另一類是隨溫度改變其電阻值的鉑納米膜電阻。同時,微加熱器就是簡單的細金絲,當電流通過時它們即能發(fā)熱。

  羅杰斯說,這一裝置中的所有材料都可以在人體上安全使用,而最大的挑戰(zhàn)在于使縫合線變得柔韌有彈性。硅是脆的,所以把納米膜做得盡可能薄并用纏繞的方式排列它們,是獲得彈性的關(guān)鍵。將硅放在縫合線頂層的環(huán)氧樹脂與底層的高分子聚合物之間也至關(guān)重要。“當你彎曲整個縫合線時,頂層承受的是張力而底層承受的是壓力,但中間位置所受的力卻很小”,羅杰斯說。

  研究人員已經(jīng)在老鼠皮膚的切口上測試了縫合線的彈性力學(xué)及韌性,但還未在動物身上測試溫度傳感及加熱功能。他們也在研究如何無線控制裝置。

  

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