Wczesne badania sugerują, że niewymagający baterii implant magnetyczny w połączeniu ze zminiaturyzowanym urządzeniem do noszenia może pewnego dnia zostać użyty do bezprzewodowego monitorowania stanu zdrowia.

W przedklinicznych eksperymentach przeprowadzonych na szczurach implanty bezwiórowe umożliwiły pomiar poziomu glukozy, lepkości płynu mózgowo-rdzeniowego i ciśnienia wewnątrzczaszkowego.

Jak podają naukowcy w czasopiśmie, implanty komunikowały się bezprzewodowo z urządzeniem do noszenia za pomocą pola magnetycznego Postęp nauki.

System otwiera możliwość ciągłego monitorowania stanu zdrowia bez konieczności stosowania przewodów przezskórnych, chipów z obwodami scalonymi lub nieporęcznego sprzętu odczytowego, zmniejszając w ten sposób infekcje, poprawiając biokompatybilność i ułatwiając przenośność.

„Nasz zminiaturyzowany system oferuje ekscytujące możliwości usprawnienia monitorowania zdrowia” – powiedział główny badacz Mengdi Han, doktor nauk humanistycznych, adiunkt na wydziale inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie w Pekinie.

„Wprowadzając do organizmu maleńki implant magnetyczny, może on dostarczyć w czasie rzeczywistym bogaty zestaw danych dotyczących Twojego stanu zdrowia. Naszym celem jest wykorzystanie takich implantów magnetycznych, aby usprawnić sposób monitorowania stanu zdrowia i zarządzania nim”.

Implant zawiera mikromagnes generujący zmienne pole magnetyczne podczas wibracji, miękką elastomerową membranę poprawiającą amplitudę wibracji oraz powłoki powierzchniowe selektywnie absorbujące ukierunkowane substancje biochemiczne.

Urządzenie do noszenia nawiązuje dwukierunkową interakcję z implantem za pośrednictwem pola magnetycznego.

Eliminuje to potrzebę stosowania komercyjnych chipów, baterii lub cewek w implancie i nie wymaga nieporęcznego sprzętu do odczytu, ograniczając w ten sposób rozmiar do minimum.

„W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, urządzenie do noszenia może inicjować tłumione wibracje w implantach magnetycznych, a następnie bezprzewodowo wychwytywać wynikające z nich ruchy wibracyjne” – wyjaśnił Zhongyi Nie, doktorant w laboratorium Hana.

„Ruchy te służą jako precyzyjne wskaźniki warunków biofizycznych otaczających implanty oraz stężenia określonych substancji biochemicznych, w zależności od modyfikacji powierzchni”.

Na przykład, aby uzyskać bezprzewodowe wykrywanie poziomu glukozy, zespół zastosował modyfikacje chemiczne na powierzchni mikromagnesu, aby umożliwić specyficzną adsorpcję glukozy.

Implanty zawierają miękkie materiały, które generują amplitudy wibracji o dwa rzędy wielkości większe niż w przypadku konwencjonalnych implantów mikroelektromechanicznych, przy czym częstotliwości wibracji można dostosować.

Umożliwia to pomiary w środowisku nieekranowanym i oferuje możliwość multipleksowego wykrywania przy użyciu różnych pasm częstotliwości.

Właściwości wibracyjne implantów magnetycznych po modyfikacji powierzchni odzwierciedlają zarówno otaczające warunki fizyczne, jak i informację o stężeniu określonej substancji chemicznej.

Model głębokiego uczenia się koreluje dane w dziedzinie czasu i częstotliwości z parametrami fizycznymi i chemicznymi, dzięki czemu pomiar jest niewrażliwy na względne położenie implantu magnetycznego i urządzenia do noszenia.

Naukowcy są przekonani, że bezprzewodowy system wykrywania można również wykorzystać do pomiaru ciśnienia krwi i lepkości układu sercowo-naczyniowego, siły nacisku w stomatologii i ortopedii oraz ciśnienia w okolicy brzucha, a także dystrybucji i stężenia białek, peptydów, małych cząsteczek i komórki w organizmie.

„Monitorowanie tych schorzeń poza warunkami szpitalnymi jest przydatne w diagnostyce, leczeniu i leczeniu różnych ostrych i przewlekłych chorób, takich jak urazy, niewydolność serca, cukrzyca, nowotwór, marskość wątroby, wodobrzusze i inne” – mówią. mowić.