Китайски учени създадоха миниатюрен безжичен сензор на базата на хидрогел, който може да се имплантира в мозъка и да измерва различните параметри като температура, pH, вътречерепно налягане и кръвен поток. Устройството реагира на промените във физиологичната среда, като предизвиква промени в пиковата честота на отразените ултразвукови вълни. Тези промени могат да бъдат измерени по безконтактен начин с помощта на външен ултразвуков сензор. Сензорът с размер на сусамово семе се разгражда в рамките на няколко месеца, което елиминира необходимостта от хирургично отстраняване. По време на тестовете върху животни сензорът е измервал вътречерепното налягане и температурата с висока точност, като е превъзхождал съществуващите клинични сонди.
Използването на безжични сензори е свързано с много предизвикателства, включително размер на импланта, биосъвместимост и обхват на комуникацията. За да преодолее тези пречки, екипът е разработил малък инжектируем безжичен ултразвуков сензор, който естествено се разгражда в организма след определен период от време. Сензорът, базиран на метагел, използва усъвършенствана акустична метаматериална технология и е с размери само 2×2×2 кубични милиметра, колкото сусамово семе. Чрез външен ултразвуков преобразувател той може безжично да следи промените на физиологичните параметри.
Миниатюрните сензори се имплантират в черепната кухина с помощта на пункционна игла. Те реагират на промените във физиологичната среда, като предизвикват промени в пиковата честота на отразените ултразвукови вълни. Тези промени в честотата се измерват безконтактно с помощта на външен ултразвуков преобразувател. Промените във формата на геловия сензор, който съдържа малки дупчици и въздушни стълбчета, позволяват на външния ултразвуков преобразувател да регистрира промените във физическата среда в мозъка.
Един гел-сензор може самостоятелно да измерва конкретен параметър, например температура или рН, в зависимост от материала, от който е направен. Няколко гела могат да бъдат поставени едновременно, за да измерват различните параметри.
Гел сензорите могат да бъдат засечени от външна ултразвукова сонда на разстояние над 10 см, което позволява задълбочена диагностика на мозъчната тъкан.
Изследователите са тествали сензорите при плъхове и прасета, като са ги имплантирали до кабелни клинични сонди, за да сравнят резултатите от измерванията. Докато симулират вътречерепно налягане при плъхове чрез притискане на корема, екипът установява, че Metagel превъзхожда клиничната сонда по отношение на разделителната способност на налягането и точността на отчитане на времето. Metagel също така е регистрирал температурните промени подобно на наличното в търговската мрежа кабелно устройство. Освен това изследователите са открили мозъчните увреждания при плъхове с помощта на Metagel.
За да моделират по-точно поведението на геловете в човешкия организъм, изследователите ги имплантират и в мозъка на прасе, заедно с клинична сонда и устройство, поставено в гръбначния стълб на животното, за измерване и наблюдение на вътречерепното налягане.
Екипът установява, че метагелът (Metagel) не само безпогрешно улавя промените в налягането, като превъзхожда клиничната сонда по точност и разделителна способност, но също така улавя промените в налягането, причинени от дишането на прасето. Клиничното устройство не е било в състояние да улови подобни процеси.
Гел-сензорите на екипа започват да се разрушават след пет седмици, но могат да бъдат проектирани да работят за по-дълъг период от време, ако е необходимо. Безжичният и биоразградим дизайн означава, че пациентите, които са преминали лечение на рак или са претърпели мозъчна травма и трябва да поставят сензорите в черепа си за наблюдение, вече няма да се налага да се подлагат на допълнителна операция за отстраняването им. Освен това ще се предотврати рискът от инфекция, който възниква от дупките в кожата, оставени от кабелните сонди за събиране на данните.
Източник: Калдата
Leave a Reply