Nový elektronický implantát. V těle dlouho nezůstane

Helena Vrecková  |  Věda
Zdroj: University Illinois

Nový elektronický implantát je rozpustný ve vodě. Jak vědci docílí, aby vydržel v těle potřebnou dobu?

Při vytváření elektronických zařízení bývá většinou kladen velký důraz na výdrž a na životnost. Nikdo si nechce pořídit jakoukoliv elektroniku, aby o ni za pár týdnů přišel. Existují však případy, kdy by se omezená životnost nepovažovala za vadu, ale naopak za velkou výhodu. Výzkumníci z univerzity v Illinois, spolupracující s Tufts University a Northwestern University, se zaměřili právě na tyto případy a vytvořili biologicky rozložitelné elektronické zařízení.

V těle jen dočasně

Implantovaná elektronika může lékařům poskytnout přesný obraz o procesech v těle pacienta. Mohli by tak monitorovat vážná chronická onemocnění nebo sledovat, zda se tělo správně vypořádává s infekcí. Využití elektronických implantátů má pro lékaře nepopiratelně ohromný potenciál. Avšak většina běžných materiálů, které se používají ke stavbě elektroniky, vyvolává v těle nežádoucí obrané reakce. Nevýhodou také bývá nutnost operativního zásahu k vyjmutí implantátu z těla.

Cílem vědců bylo tedy vytvořit biokompatibilní elektrický implantát, který by byl rozpustný ve vodě nebo tělesných tekutinách. Implantát by plnil svou diagnostickou nebo terapeutickou funkci po stanovenou dobu – poté by se rozpustil a vstřebal do těla.

Elektronický implantát zůstane v těle jen určitou dobu. Poté se rozpustí, aniž by zanechal v těle jakékoliv stopy. Zdroj: University Illinois
Elektronický implantát zůstane v těle jen určitou dobu. Poté se rozpustí, aniž by zanechal v těle jakékoliv stopy. Zdroj: University Illinois

Hedvábný obal

Studie (abstrakt) navázala na starší výzkum Fiorenza Omenetta z Tufts University, který testoval hedvábí jako základ pro elektronické implantáty. Hedvábí je měkké a biologicky kompatibilní. Dokáže podporovat funkci elektrického pole a přitom zabránit podráždění tkáně v těle. Omenetto ze zámotků bource morušového vytvořil roztok obsahující především bílkovinu fibroin. Ve formách pak z roztoku vytvářel drobné struktury o velikosti pouhých několik nanometrů.

Právě zpracování a struktura hedvábí je hlavním prvkem, který určuje rychlost rozpouštění implantátu. Může se jednat o minuty, stejně jako o týdny či léta. Hedvábí se tedy stalo obalem implantátu. Vnitřní elektronické systémy jsou tvořeny ultratenkými plechy křemíku. Tyto nanomembrány jsou velmi pružné a dají se rozpustit během několika dní. Elektrody jsou tvořeny hořčíkem.

Vědecký tým je schopný postavit z rozpustných vodičů na základě hořčíku různé elektronické součástky, senzory, bezdrátové systémy a další. Vědci již sestavili například dočasné solární články, fotodetektory, bezdrátové elektrické cívky, antény či jednoduchý digitální fotoaparát.

Elektronický implantát byl vědci otestován na laboratorních zvířatech (krysách), kterým bylo do oblasti chirurgického řezu toto zařízení vloženo. Po třech týdnech výzkumníci zkoumali místo vložení a našli pouze zbytky implantátu. Nejdéle se rozpouští hedvábný povlak, aby nedošlo k předčasnému odhalení křemíkových plechů a hořčíkových obvodů.

Elektronika na dobu určitou

Tato skupina vědců není jediná, která pracuje na vývoji rozpustné elektroniky. Pracují však s materiály, které nejsou tak spolehlivé jako křemík a nemají ani tolik spolehlivou dobu rozpustnosti.

Rozpustná elektronika by se neuplatnila pouze na tvorbu lékařských implantátů. Vědci vidí uplatnění i například pro tvorbu ekologických monitorů či bezdrátových snímačů. Takovéto snímače by byly vhodné ke sledování oblastí po chemickém zásahu. Díky svému složení by minimalizovaly ekologický dopad na místo svého umístění.

Vhodné použití by však takto vytvořená elektronika našla i u klasických spotřebitelských elektronických systémů. Jejich používáním by se totiž snížilo množství vytvářeného odpadu. Díky možné nastavitelnosti rychlosti rozpouštění by tato zařízení mohla vydržet i několik let. Tento bod možná jako výhodu nebudou chápat zákazníci, kteří nechtějí elektroniku obměňovat každých pár let, avšak pro výrobce a prodejce by tato alternativa určitě byla přijímána kladně. Vědci pro novou technologii vidí ještě více možných využití.

Nejčtenější