Ein Team von Forscher der Tufts University könnten dies mit den ersten „intelligenten“ Fäden endlich ändern, die mit nanoskaligen Sensoren, Elektronik und Mikroflüssigkeiten ausgestattet sind, um drahtlos Diagnosedaten in Echtzeit zu sammeln, wenn sie durch Körpergewebe genäht werden. Gemeinsam ermöglichen diese Fäden den Forschern die Überwachung physiologischer Parameter und der Gewebegesundheit, einschließlich Druck, Stress, Belastung und Temperatur, so die Studie ein am Montag veröffentlichter Artikel in der Zeitschrift Microsystems & Nanoengineering.
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Bisher wurden Substrate wie Glas und Silizium mit nanoskaligen Sensoren zur Erfassung diagnostischer Daten bestückt Laut Dr. Sameer sind Materialien zweidimensional, auf flache Oberflächen beschränkt und können Eigenschaften tief im Inneren des Körpers nicht wahrnehmen Sonkusale, Direktor des interdisziplinären Nano Lab an der School of Engineering der Tufts University und korrespondierender Autor des Artikels.
„Wir wollten untersuchen, wie man Sensoren entwickeln kann, die eng mit Gewebe interagieren können, um diagnostische Daten zu sammeln“, sagte Sonkusale gegenüber Digital Trends. „Überraschenderweise bieten Fäden aufgrund ihrer Flexibilität und Größe sowie der Möglichkeit, sie dort zu nähen, wo man sie braucht, ein ideales Substrat. Deshalb haben wir uns daran gemacht, die Möglichkeit zu erkunden, funktionale Sensorfäden für diese Anwendungen herzustellen.“
Nano Lab, Tufts University
Zusammen mit der Hauptautorin Dr. Pooria Mostafalu entwickelten Sonkusale und das Team Fäden, die eine Vielzahl spezifischer medizinischer Funktionen erfüllen. „Einige transportieren Flüssigkeiten aufgrund der natürlichen Kapillarwirkung, andere können den pH-Wert und Glukose messen und einige können Temperatur und körperliche Belastung wahrnehmen“, sagte er. Zur Unterstützung der elektrischen Erfassung und Übertragung wurden zusätzliche Fäden entwickelt.
Durch den Aufbau eines so vielfältigen „Toolkits“, so Sonkusale, sei sein Team in der Lage gewesen, „eine vollständige Thread-basierte Diagnoseplattform“ zu schaffen ermöglichte es verschiedenen Threads, sich gegenseitig zu unterstützen, indem sie Flüssigkeiten transportierten, Parameter erfassten und Ergebnisse an Smartphones übermittelten Computers.
„Wir sehen, dass diese Fäden möglicherweise in orthopädische Implantate eingebettet oder möglicherweise verwendet werden als chirurgische Fäden, die wertvolle Informationen aus der Tiefe des Gewebes liefern können“, so Sonkusale hinzugefügt. „Wir sehen auch Potenzial für den Einsatz bei der Behandlung chronischer Wunden, um Informationen zur Wundheilung zu liefern.“
Das Team hat nur kurzfristige Biokompatibilitätsstudien an Mäusen und in vitro durchgeführt, Sonkusale hofft jedoch, bald Langzeitversuche durchführen zu können, wenn verschiedene alternative Fadenmaterialien untersucht werden.
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