使患者免除額外手術：一種可降解生物壓力感測器
引言「由美國康涅狄格大學研發小組開發的可降解的生物壓電壓力感測器可以被醫生用來監測患者的慢性肺病，腦腫脹以及其他醫療狀況，最終安全地溶解在患者體內。"
美國康大工程師最近研發了一款可降解的生物壓力感測器，可以幫助醫生監測患者慢性肺部疾病，大腦腫脹和其他疾病，最後無害地溶解在病人體內。這種小巧靈活的感測器由美國食品和藥物管理局批准用於手術縫合線，骨移植物和醫用植入物的醫用安全材料製成。它旨在取代現有的具有潛在有毒成分的植入式壓力感測器。
以往傳統的壓力感測器在使用後必須移除，這使得患者不得不接受額外的侵入性手術，導致術後恢復期的延長，增加感染風險。研究人員說，新型的感測器在對其施加壓力時會發射很小的電荷，因此該設備也可用於為組織再生提供電刺激。其他潛在的應用包括監測患有青光眼，心臟病和膀胱癌的患者。
該論文的資深作者，康涅狄格大學再生工程研究所機械和生物醫學工程助理教授Thanh Duc Nguyen接受採訪時說：「我們非常興奮，因為這是我們首次採用這些生物相容性材料。」Nguyen還指出：「醫療感測器通常用於直接植入到軟組織和器官中。把它們取出來可能會對患者造成額外的傷害，所以我們設想如果能開發一種不需要手術取出的感測器，那就能為術後患者減少許多不必要的痛苦。」
由實驗室製造的原型感測器由5毫米長，5毫米寬，200微米厚的薄聚合物膜組成。將感測器植入小鼠的腹部以監測小鼠的呼吸速率。在分解成單個有機成分之前，它在滑鼠的隔膜上持續四天發出了可靠的收縮數據。
為了確保感測器在醫學上是安全的，研究人員將其植入到小鼠背部，然後觀察小鼠免疫系統的反應。結果顯示感測器插入後僅有輕度炎症，四周後周圍組織恢復正常。該項目面臨的最大挑戰之一是使可生物降解材料在受到壓力或擠壓時產生電荷，這一過程稱為壓電效應。在通常情況下，用於感測器的醫用安全聚合物（稱為聚（L-丙交酯）或PLLA）是中性的，在壓力下不會發射電荷。
這種感測器是由兩層壓電PLLA薄膜夾在微小的鉬電極之間用聚乳酸或PLA（一種常用於骨螺釘和組織支架的常用生物可降解產品）層包裹。鉬用於心血管支架和髖關節植入物。即使對其施加最小的壓力，壓電PLLA薄膜也會發射很小的電荷。這些小電信號可以被捕獲並傳輸到另一個設備上供醫生查看。
作為新型感測器概念驗證的一部分，研究團隊將一個植入式感測器連接至位於老鼠身體外的信號放大器。放大器然後將增強的電信號傳輸到示波器，在那裡可以很容易地查看感測器的讀數。
研究人員說，測試過程中感測器的讀數與現有商用設備的讀數相同，並且可靠。新型感測器能夠捕捉各種生理壓力，例如在大腦，眼睛後面和腹部發現的壓力。感測器的靈敏度可以通過改變PLLA的層數和其他因素來調節。
Nguyen的小組正在研究如何延長感測器的功能壽命。該實驗室的最終目標是開發一種在人體內完全可生物降解的感測器系統。在此之前，這種新型感測器已經可以被用於避免侵入性切除手術。
Nguyen說：「這種感測器有很多應用。「假設感測器植入大腦，我們可以使用可生物降解的電線，淘汰以往那些不可降解的電子元件。比如耳後皮膚下面，類似於人工耳蝸。只需要輕微的治療即可移除電子元件，而不用擔心感測器與軟腦組織直接接觸。
Nguyen的研發小組已經申請了全新的感測器專利，目前專利的申請程序正在處理中。
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