Nuova rete morbida bioelettronica testata su polso umano e cuore pulsante di maiale

Rete da recinzione in plastica - Installazione tecnica (Luglio 2019).

Anonim

Un gruppo di ricerca presso il Centro per la ricerca sulle nanoparticelle, all'interno dell'Istituto per le scienze di base (IBS), ha sviluppato un dispositivo indossabile e impiantabile che misura i segnali elettrofisiologici e applica stimoli elettrici e termici. Fornisce informazioni sulle disfunzioni muscolari e cardiache e potrebbe quindi essere implementato per alleviare il dolore, la riabilitazione e il controllo motorio della protesi. Come il primo impianto morbido in grado di registrare l'attività cardiaca in più punti di un cuore suino, questo prototipo, descritto in Nature Nanotechnology, potrebbe contribuire alla ricerca e alla produzione della futura bioelettronica.

I ricercatori dell'IBS hanno utilizzato questo nuovo dispositivo sulla pelle umana per registrare i dati dell'elettrocardiogramma (ECG) e dell'elettromiogramma (EMG). Grazie alla sua morbidezza, elasticità ed elasticità, può seguire i contorni delle articolazioni flessibili, come il polso. Indossato su un avambraccio, ha simultaneamente monitorato i segnali EMG e fornito una stimolazione elettrica e termica che potrebbe essere utilizzata in applicazioni terapeutiche.

Il team di ricerca ha anche prodotto una grande maglia personalizzata che si adatta alla parte inferiore di un cuore di maiale. Avvolto attorno al cuore, l'impianto può leggere i segnali dell'intero organo per identificare possibili lesioni e aiutare il recupero. Ad esempio, è stato in grado di registrare il cambiamento del segnale ECG causato da un attacco di cuore acuto. La mesh è stabile durante i movimenti ripetitivi del cuore e non interferisce con l'attività di pompaggio del cuore.

"Sebbene siano stati riportati vari dispositivi cardiaci molli per il cuore di ratto, questo studio sui maiali può approssimare la fisiologia umana in modo più accurato", dice CHOI Suji, primo co-autore dello studio. "Miriamo a studiare le malattie cardiache e stimolare il cuore in modo più efficace sincronizzando l'attività di pompaggio cardiaco."

Questo cerotto elastico e conduttivo è costituito da nanofili di argento rivestiti di oro miscelati con un tipo di gomma denominata polistirene-butadiene-stirene (SBS). Le tradizionali gomme conduttive a base d'argento hanno applicazioni biomediche limitate perché l'argento è tossico. In questo studio, la guaina d'oro previene la lisciviazione dell'argento e la corrosione causata da aria e fluidi biologici come il sudore.

"Abbiamo sfruttato l'alta conduttività dell'argento, l'elasticità di SBS e l'elevata biocompatibilità dell'oro", spiega HYEON Taeghwan, direttore del Centro per la ricerca sulle nanoparticelle e corrispondente coautore. "Trovare la giusta proporzione di ogni materiale è stata la chiave del successo."

I piani di ricerca futuri includono l'ottimizzazione della conduttività e dell'elasticità ulteriormente progettando nuovi materiali non tossici e studiando l'effetto terapeutico della rete nelle malattie cardiache.

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