Um sensor de tensão e pressão totalmente biodegradável e extensível. uma, O sensor pode ser conectado a um tendão para avaliação de cicatrização em tempo real, permitindo que o protocolo de reabilitação após um reparo do tendão seja personalizado para cada paciente. b, Conceitos usados para detecção de tensão e pressão. Detecção de deformação:Na aplicação de deformação, os dois eletrodos de pente de película fina deslizam um em relação ao outro, resultando na variação da capacitância. A faixa de 0-15% para detecção de deformação é escolhida com base no fato de que in vivo a deformação exercida sobre os tendões é inferior a 10%. Sensor de pressão:na aplicação de pressão, a variação da distância entre os eletrodos superior e inferior resulta na variação da capacitância. A camada dielétrica, feito de um fino, altamente compressível, borracha regularmente microestruturada, permite que o sensor tenha alta sensibilidade à pressão e um tempo de resposta rápido, melhorando a sensibilidade em várias ordens de magnitude em comparação com o trabalho publicado anteriormente com base em uma abordagem de entreferro. c, Materiais e montagem geral do sensor de tensão e pressão totalmente biodegradável. O elastômero biodegradável PGS (poli (sebacato de glicerol)) é utilizado como camada dielétrica do capacitor que constitui o sensor de pressão. Também é usado na arquitetura do sensor de deformação como uma camada não aderente extensível, permitindo que os eletrodos deslizem um em relação ao outro. O elastômero biodegradável POMaC (poli (octametileno maleato (anidrido) citrato)) é usado para o sensor de tensão e embalagem18. POMaC é um biomaterial elastomérico elastomérico elástico flexível sintetizado a partir de ácido cítrico, anidrido maleico e 1, 8-octanodiol, que é capaz de imitar as propriedades mecânicas de uma ampla gama de tecidos biológicos moles. PLLA é a camada de substrato para os eletrodos de magnésio. d, Imagem do sensor montado. Crédito: Nature Electronics (2018). DOI:10.1038 / s41928-018-0071-7
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveu um novo tipo de sensor de tensão e pressão implantável que se decompõe sem causar danos quando sua utilidade termina. Em seu artigo publicado na revista Natureza , o grupo descreve o desenvolvimento e o teste de seu sensor. Sung-Geun Choi e Seung-Kyun Kang com o Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia oferecem um artigo News &Views sobre o trabalho feito pela equipe de Stanford na mesma edição do jornal.
Como a maioria das pessoas sabe, o procedimento padrão para recuperação de uma cirurgia ortopédica é a reabilitação física. Mas saber quanto estresse ou pressão as peças reparadas podem suportar é ainda mais arte do que ciência. Por essa razão, os cientistas têm procurado maneiras de implantar sensores que forneçam uma medida mais precisa do que está acontecendo dentro do corpo durante a reabilitação. Idealmente, tais sensores simplesmente desapareceriam quando não fossem mais necessários - caso contrário, uma segunda cirurgia seria necessária para removê-los. Mas até agora, tais sensores sofreram problemas de desempenho ou não eram totalmente biocompatíveis. Neste novo esforço, a equipe de Stanford relata que seu novo sensor supera ambos os problemas.
A estrutura do sensor foi feita empilhando dois sensores, um para medir a tensão, o outro para pressão - era feito de dois tipos de polímeros biocompatíveis e biodegradáveis e também possui eletrodos de magnésio. O produto final envolveu cinco camadas de material, incluindo embalagem superior e inferior, cobrindo os sensores. A equipe testou o sensor implantando-o nas costas de um rato.
A equipe relata que o sensor foi capaz de medir tensões tão pequenas quanto 0,4 por cento e pressões tão pequenas quanto 12 Pa. Além disso, além de uma pequena quantidade de inflamação inicial, eles não observaram efeitos nocivos no rato. Eles relatam também que foram capazes de definir a quantidade de tempo antes da decomposição, misturando os ingredientes ao fazer a estrutura do sensor. Como um bônus, eles notaram que o sensor operou normalmente durante o período de decomposição, e só cessou quando não era mais útil. Além disso, eles relatam que a decomposição do sensor não causou problemas para o rato.
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