【用户成果】用于连续葡萄糖监测的可注射微型形状记忆电子装置
文摘
2024-09-25 10:02
上海
在过去几十年中，植入式设备已成为现代医疗保健的重要组成部分，为管理和监测慢性疾病、恢复丧失的功能提供了创新解决方案，并为患者和医疗保健专业人员带来了一系列好处。随着植入式设备的不断发展，围绕植入的可及性、舒适性、安全性和侵入性等问题亟待解决。植入式设备需要通过外科手术才能装入体内，而这些手术会带来感染、出血、麻醉不良反应、炎症以及因植入或排斥植入设备而引起的不适等风险。形状记忆植入装置可以小巧的形式植入，以最大限度地减少植入手术的创伤，然后在所需位置转变为最终的功能形状。形状记忆聚合物(SMP)属于刺激响应型智能材料，当受到光、热、磁和电等外部刺激时，可从临时编程的形状恢复到原来的形状可编程装置还具有适应性和定制性，可植入形状不规则、几何形状复杂或可能随时间变化的部位。它还能根据各种刺激进行动态变化，从而实现控制并最大限度地提高植入装置的性能。将其他重要特性(如导电性)整合到 SMP中，有望用于神经接口、组织愈合和神经再生等应用。要实现植入式设备的最终目标，开发微创、生物兼容和高性能设备的工作仍任重道远。植入式设备有望彻底改变个性化医疗保健，但植入手术固有的侵入性等障碍阻碍了其广泛应用。在这项研究中，湖南大学翁群红教授团队介绍了一种利用形状记忆电子器件(SMED)制造的植入式无线血糖监测仪，该器件可以微创方式植入。该装置是通过在基于形状记忆层上打印电感电容(LC)电路PAPBA/GOx/GO传感层而制成的。为了进行演示，将萄糖监测器卷起，用注射器注射到小鼠体内，然后在轻微的热刺激下恢复到原来的平面形状。这种生物兼容的SMED 具有高灵敏度、高特异性、可逆传感特性和宽广的线性检测范围，为体内连续葡萄糖监测提供了一个准确可靠的平台。这一策略将伤口面积减少了 73%，所需愈合时间缩短45%，从而有效解决了植入式设备面临的普遍问题。相关研究以“Injectable miniaturized shape-memory electronic device for continuous glucose monitoring”为题发表在Device期刊上。2. 该策略可使伤口面积缩小 73%，愈合时间缩短 45%。Figure 1. Schematic illustration of the concept and configuration of the shape-memory electronic device (SMED)Figure 2. Shape-memory performances and mechanisms of the SMEDFigure 3. Mechanisms for electrochemical glucose sensingFigure 4. The in vitro sensing performances for glucoseFigure 5. Comparison of injection (In.) and surgical implantation (Im.) and in vivo glucose-monitoring performances在这项研究中作者提出了一种可注射的 SMED，解决了医疗器械的侵入性植入问题。展望未来，有一些研究方向值得注意。对于本研究中的装置，葡萄糖传感机制完全依赖于GOx的特异性识别，而 GOx的热力学和化学不稳定性可能是造成装置寿命缩短的原因。因此，应探索其他检测机制，以确保葡萄糖监测器的长期稳定性。随着脑机接口、物联网(IoT)和人工智能(AI)的快速发展，智能化、微型化、多功能和全植入式微型系统的概念可为远程监测和治疗疾病以及重塑人体功能提供另一种解决方案因此，必须优先考虑设计和制造以先进智能材料为基础的可转化、生物兼容和灵活的SMED。这是植入式设备和集成微系统的一个新的关键研究领域。Injectable miniaturized shape-memory electronic device for continuous glucose monitoringhttps://doi.org/10.1016/j.device.2023.100117*本文来源：作者团队，感谢作者团队对本公众号的大力支持！如有侵权，请联系删除，如有冒犯之处敬请见谅!
