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新型可植入电子装置可能改变医学

2014-05-16 23:50 阅读:765 来源:生物通 责任编辑:潘乐乐
[导读] 目前,德克萨斯大学达拉斯分校和东京大学的研究人员,研制出一种电子装置,当其植入体内后会变软,并能抓住3D物体,如大型组织、神经和血管。这些生物自适应、有弹性的晶体管有一天可能会帮助医生了解更多体内发生的事情,并促进身体的治疗。

    目前,德克萨斯大学达拉斯分校和东京大学的研究人员,研制出一种电子装置,当其植入体内后会变软,并能抓住3D物体,如大型组织、神经和血管。这些生物自适应、有弹性的晶体管有一天可能会帮助医生了解更多体内发生的事情,并促进身体的治疗。

    相关研究结果最近发表在国际材料领域顶尖刊物《Advanced Materials》。本文第一作者、材料科学和工程学研究生Jonathan Reeder表示,该研究首次展示了一种晶体管,在它们被植入体内后,能够改变形状并保持它们的电子特性。

    他说:“很长一段时间以来,科学家和医生们都在尝试将电子装置植入体内,但是有一个问题是,常用电子装置的硬度与生物组织不相容。你需要这个设备在室温下是坚硬的,这样外科医生才可以将其植入体内,但是它们也要足够柔软和灵活,才能环绕在3D物体的周围,使身体可以表现得像完全没有这个装置一样。通过将电子装置放在造型多变和软化的聚合物上,我们可以做到这一点。”

    由本文共同作者、材料工程与机械工程学助理教授Walter Voit博士开发的形状记忆高分子材料(Shape memory polymers),是该项技术的关键。这种聚合物能响应人体的环境,当其被植入体内后,变得不那么坚硬。除了聚合物之外,电子装置是用包含弹性电子箔的薄层构建而成,包括Reeder在内的研究小组在去年《Nature》发表的论文中首次描述了这种装置。

    Erik Jonsson 工程和计算机科学学院先进聚合物研究实验室的Voit和Reeder研究小组,利用一种有机半导体组装这种装置,但是他们使用的是通常用于制备硅电子装置的技术,这可以降低装置的成本。

    Voit也是德克萨斯生物医学设备中心成员,他说:“我们使用我们领域中的一种新技术,来压固和硬化晶体管顶部的形状记忆高分子材料。在我们的设备设计过程中,我们越来越接近于精确生物学结构的尺寸和硬度,但是要与大自然的惊人复杂性、功能和组织相匹配,还需要很长的路要走。”

    这种坚硬的设备受热时会变软。在身体外面,该设备已经准备好获取它将在体内的位置。

    在测试过程中,研究人员利用高温将装置部署到一个2.25毫米小的圆柱状物周围,并将其植入大鼠体内。他们发现,植入后,该装置已经随***组织变形,同时还保持其优良的电子特性。

    Reeder称:“今天,有弹性的电子装置都是堆积在塑料上,总是保持相同的形状和硬度。我们的研究从不同的角度显示,我们可以设计一种装置,以一种更生物兼容的方式来改变形状。”

    Reeder称,该研究下一步将缩小该装置,以便可以环绕在更小的物体周围,并添加更多的感官组件。


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