211service.com
Een verband dat trillingen waarneemt, medicijnen afgeeft en een register bijhoudt
Onderzoekers in Korea bieden een voorproefje van hoe toekomstige draagbare medische apparaten eruit kunnen zien. Ze hebben een huidpleister gebouwd die dunner is dan een vel papier en subtiele trillingen kan detecteren, op verzoek medicijnen kan vrijgeven die in nanodeeltjes zijn opgeslagen en al deze activiteiten voor later terugzien.
Medicijnpleister : Een nieuw prototype van een elektronische huidpleister kan spiertrillingen detecteren en medicijnen afleveren uit nanodeeltjes.
Hoewel de technologie nog in ontwikkeling is, kan ze ooit nuttig zijn voor mensen met de ziekte van Parkinson of andere bewegingsstoornissen. Het systeem vertegenwoordigt een nieuwe richting in gepersonaliseerde gezondheidszorg die uiteindelijk geavanceerde diagnostiek en therapie mogelijk zal maken op apparaten die kunnen worden gedragen als de tijdelijke tatoeage van een kind, zegt Dae-Hyeong Kim, assistent-professor chemische en biologische technologie aan de Seoul National University, die leiding gaf aan het werk (zie Innovators Under 35: Dae-Hyeong Kim).
Het werk is gedaan met onderzoekers van MC10, een startup in Cambridge, Massachusetts, die werkt aan het commercialiseren van de onderliggende rekbare elektronica. MC10, dat investeringen heeft van grote bedrijven in medische apparatuur, waaronder Medtronic, werkt samen met partners in de farmaceutische en medische apparatuurindustrie om producten te lanceren die deels zouden doen aan wat de Koreaanse groep liet zien: het detecteren en opslaan van signalen zoals trillingen, ademhaling, hartslag, en temperatuur, zodat artsen gegevens over neuromusculaire en cardiovasculaire aandoeningen kunnen bekijken.
Bestaande klassen van elektronica zijn star en verpakt, wat leidt tot omvangrijke strap-on monitoren; de nieuwe technologie zou onopvallend zijn en praktisch onopgemerkt door de drager, zegt Roozbeh Ghaffari, medeoprichter van MC10 (zie Innovators Under 35: Roozbeh Ghaffari).
NAAR papier uitgebracht op zondag in Natuur Nanotechnologie beschrijft meerdere nanoschaalmembranen die zijn verpakt als een systeem voor bewegingsdetectie, medicijnafgifte en gegevensopslag - allemaal geïntegreerd op een rekbare pleister, zoals een pleister, die op de huid zou blijven plakken. Medicamenteuze therapietests op menselijke patiënten duren nog een paar jaar; tot nu toe heeft de groep aangetoond hoe het een kleurstof kan afgeven op een stukje varkenshuid.
Veerachtige rekstrookjes meten de spieractiviteit. Deze bestaan uit silicium nanomembraansensoren in een serpentinevorm, die elk enkele honderden micrometers van elkaar afbuigen. Wanneer uitgerekt, worden veranderingen in elektrische weerstand op de filamenten gedetecteerd en de frequentie van de signalen geeft aan of een rek afkomstig was van een normale armbeweging of een snelle tremor.
De gegevens worden vastgelegd op een eenvoudig geheugensysteem, bestaande uit geheugencellen van slechts 30 nanometer dik; deze cellen registreren hoge weerstand versus lage weerstandstoestanden als gevolg van veranderende elektrische eigenschappen over de membranen. In de toekomst zouden deze gegevens toegankelijk kunnen zijn via een RFID-tag die in het apparaat is geïntegreerd, of kunnen worden gestreamd naar een nabijgelegen smartphone; de communicatiecomponent is echter nog niet toegevoegd.
De patch bevat ook verwarmingselementen die op afstand kunnen worden geactiveerd om medicijnen vrij te geven. De verwarmingselementen verhogen de temperatuur van de patch enkele graden, waardoor medicijnen vrijkomen die worden omringd door poreuze silica-nanodeeltjes. Bij verhitting verbreekt de fysieke binding tussen het medicijn en nanodeeltjes, wat leidt tot een door diffusie gestuurde afgifte van moleculen door de huid.
Uiteindelijk zullen we een volledig geautomatiseerd systeem ontwikkelen dat deze sensoren en een geheugen- en medicijnafgiftemechanisme samen met een microcontroller bevat om geautomatiseerde medicijnafgifte in een epidermale pleister te leveren, zegt Ghaffari.
Terwijl het prototype is gericht op het detecteren van bewegingsstoornissen, kunnen andere versies dingen als transpiratie, temperatuur, hartslag of bloedzuurstof detecteren en die veranderingen gebruiken als een triggermechanisme voor verschillende therapieën. De teams werken eraan om dit platform te brengen door middel van regelgevende en klinische studies.
Het werk bouwt voort op het fundamentele onderzoek van John Rogers, een materiaalwetenschapper aan de Universiteit van Illinois. Drie jaar geleden introduceerde hij het idee van epidermale elektronica, of ultradunne, huidachtige halfgeleidermaterialen die vitale functies op de huid kunnen controleren.
Wat dit artikel doet, is de epidermale elektronica nemen en het koppelen met geheugen aan boord en therapie. Je kunt de lus van diagnose tot therapie op een enkele patch sluiten, zegt Ghaffari.
Andere onderzoekers hebben concurrerende benaderingen aangetoond. Er wordt bijvoorbeeld commercieel een onderhuidse drug-release-chip ontwikkeld door Microchips van Lexington, Massachusetts. Dat bedrijf werd mede opgericht door Robert Langer, een biomedisch ingenieur aan het MIT.