이식 가능한 센서는 신체 기능을 측정한 다음 안전하게 생분해될 수 있습니다.

의료 절차 중 및 이후에 환자의 상태를 모니터링하는 센서는 비싸고 불편하며 심지어 위험할 수 있습니다. 이제 국제 연구원 팀이 인체에 이식할 수 있는 고감도의 유연한 가스 센서를 설계했으며 더 이상 필요하지 않으면 인체에 흡수되는 물질로 안전하게 생분해됩니다.

한 연구에서 펜실베니아 주립대의 연구원들은 신체의 다양한 형태의 산화질소(NO)와 이산화질소(NO2) 가스를 모니터링할 수 있는 유연하고 이식 가능한 센서를 설계했다고 보고했습니다. 이러한 유형의 가스를 모니터링하는 것은 인체 건강에 유익하거나 때로는 해로운 역할을 할 수 있기 때문에 중요합니다.

예를 들어, 인체에서 자연적으로 생성되는 산화질소는 혈관을 이완시키거나 확장시켜 혈류를 향상시켜 산소와 영양소가 몸 전체를 순환할 수 있도록 하기 때문에 건강에 중요한 역할을 합니다. 반면에 환경에서 이산화질소에 대한 노출은 만성 폐쇄성 폐질환과 같은 상태의 진행과 관련이 있습니다. 산화질소는 반응성이 높으며 산소에 노출되면 이산화질소로 변형될 수 있습니다.

팀은 센서 디자인을 이식 가능하고 유연하며 신축성이 있을 뿐만 아니라 생분해성인 재료로 만들어 변형을 추가했습니다. 현재 장치는 가스 수준을 모니터링하기 위해 신체 외부에서 사용되지만 Cheng은 이것이 부피가 크고 잠재적으로 이식 가능한 장치만큼 정확하지 않다고 말했습니다. 그러나 이식 가능한 장치는 제거해야 하며 이는 다른 작업을 의미할 수 있습니다. 연구원들은 제거할 필요가 없는 디자인을 조사했습니다.

“당신이 심장 수술을 받았다고 가정해 봅시다. Huanyu "Larry"Cheng 교수는 신체 외부의 모니터가 가스를 감지하기에 충분하지 않을 수 있다고 말했습니다. “심장 표면이나 내부 장기에서 가스 수준을 모니터링하는 것이 훨씬 더 유익할 수 있습니다. 이 가스 센서는 이식 가능하고 생분해도 가능하며 이는 우리가 연구해 온 또 다른 연구 방향입니다. 환자가 수술에서 완전히 회복되면 더 이상 장치가 필요하지 않으므로 생분해성 장치가 유용합니다.”

연구원에 따르면 모든 구성 요소는 물이나 체액에서 생분해되지만 가스 수준에 대한 정보를 캡처할 수 있을 만큼 충분히 기능을 유지합니다. 이 경우 연구진은 소자의 전기 전도체를 마그네슘으로 만들고, 기능성 물질로는 산화질소에 매우 민감한 실리콘을 사용했다. 실리콘은 독특합니다. 현대 전자 제품의 빌딩 블록이며 매우 안정적이며 생분해성입니다. 그것은 환경에 따라 하루에 약 1~2나노미터의 아주 느린 방식으로 용해될 수 있습니다. 신체는 장치에 사용된 모든 재료를 안전하게 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 환자의 회복 기간 동안 센서가 신체에서 기능할 수 있도록 충분히 느린 속도로 용해됩니다.

센서는 습한 조건과 수용액에서 테스트되어 신체의 가혹한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있음을 보여주었습니다. 팀은 ICDS의 Roar 슈퍼컴퓨터의 계산 리소스를 사용하여 재료의 약간의 모양 또는 변형으로 인해 발생하는 극히 작은 변화를 계산할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션을 만들었습니다. 그들은 가스 흡수에 따라 변할 수 있는 저항을 기준으로 측정했습니다.

연구원들은 향후 연구가 건강한 노화 및 다양한 질병 적용을 위해 다른 신체 기능을 모니터링할 수 있는 통합 시스템 설계를 고려할 수 있다고 말합니다.