Імплантуються в тіло датчики стали популярної розробкою у біоінженерії . Електроніка може служити на благо медицини самими різними способами. Зовнішні пристрої, прикріплюються до шкіри , Відстежують температуру, пульс, тиск і циркуляцію крові. Ця інформація дуже корисна під час тренувань у спортсменів, а датчики, вбудовані під шкіру звичайних людей, можуть стежити за мінімальними змінами в організмі пацієнта, і відправляти повідомлення лікаря, якщо щось пішло не так .
Команда біоінженерів з Массачусетського технологічного інституту працює над створенням вбудованого датчика з вуглецевих нанотрубок . Мініатюрний пристрій можна буде вводити під шкіру разом з ін'єкцією (тобто без хірургічного втручання), де воно буде постійно стежити за станом здоров'я пацієнта протягом цілого року. Після закінчення цього терміну датчик потрібно буде замінити.
Подібні пристрої можуть виконувати функції цілої лабораторії: вони будуть постійно вимірювати рівень цукру в крові, попереджати про запаленнях, підвищенні тиску або температури, а також відправлять сигнал, якщо в навколишньому середовищі підвищена концентрація шкідливих речовин, таких як забруднення повітря, небезпечні гази або отрути.
Датчики з нанотрубок були винайдені інженером-хіміком з MIT Ніколь Айверсон ( Nicole Iverson ). Разом зі своєю командою дослідниця імплантувала прототип в тіло миші і опублікувала результати випробування в статті журналу Nature Nanotechnology .
Нанотрубки, що є однією з аллотропних модифікацій вуглецю , Можуть широко застосовуватися в медицині через мініатюрних розмірів і високої чутливості. Вони є ідеальним матеріалом для виготовлення датчиків, оскільки їх можна змусити світитися під інфрачервоним світлом при контакті з деякими хімічними сполуками.
Для виготовлення своїх пристроїв Айверсон загорнула вуглецеві нанотрубки в ДНК, чутливу до окису азоту (NO), яку використовують багато клітин для передачі сигналів один одному. З цієї конструкції вчені створили два типи датчиків: перший, що вводиться з ін'єкцією, призначений для короткострокового спостереження за здоров'ям пацієнта (наприклад, під час реабілітації після операції), і другий, імплантований хірургічно, для довгострокового моніторингу стану пацієнтів, які страждають від раку, діабету або імунних реакцій після імплантації штучних суглобів.
До датчикам короткотермінового спостереження Айверсон і її колеги прикріпили шар полімеру, який не дозволить нанотрубок злипатися один з одним, завдяки чому пристрої зможуть спокійно циркулювати по кровоносній системі, проходити через легені і серце, не завдаючи організму ніякої шкоди.
В ході випробування пристроїв на лабораторних мишах, нанотрубки скупчилися в їх печінці. Коли це сталося, вчені розкрили живіт гризуна і посвітили світлом ближнього інфрачервоного діапазону на печінку. Нанотрубки "відповіли" світлом, вказуючи на присутність окису азоту. Це означає, що десь поблизу виявилася запалена зона. Точно так само можна буде запрограмувати міні-датчики загорятися, якщо десь поруч виявилася пухлина.
Інший тип датчиків, призначених для довгострокового спостереження, біоінженери покрили гідрогелем, а потім імплантували в тіло миші. Пристрої активували за допомогою інфрачервоного лазерного променя, який здатний проникати крізь тонкі шари тканин організму. Точно так же, як і перші датчики, ці пристрої спалахували інфрачервоним світлом при контакті з окисом азоту, вказуючи на запалення. В організмі гризунів нанотрубки функціонували 400 днів.
Наступним етапом, як пишуть розробники в прес-релізі , Буде підключення датчика з нанотрубок до інших медичних пристроїв. Айверсон розглядає ідею підключення своїх датчиків до інсулінової помпи , Яка буде активізуватися при отриманні сигналу про підвищення рівня глюкози в крові. Нанотрубки будуть загорятися при досягненні глюкозою певної концентрацією і тим самим передавати сигнал помпі до початку подачі інсуліну.
Також по темі:
Вчені винайшли підшкірний мікрочіп для постійної діагностики здоров'я
Інженери представили розтягується в три рази акумулятор
Електронні татуювання стежитимуть за активністю мозку
Інженери зібрали самий гнучкий транзистор на нанотрубках
Штучні м'язи з вощеного вуглецевих нанотрубок вразили вчених своєю міцністю
