Die Auflösung Von Implantaten Könnte Das Gehirn Eines Tages Überwachen, Zeigt Die Rattenstudie

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Winzige, drahtlose elektronische implantate, die im körper schmelzen, könnten eines tages den ärzten helfen, das gehirn zu überwachen, so neue forschungsergebnisse bei ratten.

Winzige, drahtlose elektronische Implantate, die im Körper schmelzen, könnten eines Tages den Ärzten helfen, das Gehirn zu überwachen, so neue Forschungsergebnisse bei Ratten.

Ähnliche Geräte könnten an anderer Stelle im Körper verwendet werden, möglicherweise als Mittel, um Medikamente an Zielorte abzugeben, sagten die Wissenschaftler in der Studie.

Elektronische Implantate helfen jetzt bei der Behandlung von Herzinfarkten bis hin zu traumatischen Hirnverletzungen. Zum Beispiel können Herzschrittmacher dazu beitragen, dass das Herz richtig schlägt, während Gehirnsensoren Patienten auf potenziell gefährliche Schwellungen und Druck im Gehirn überwachen können. [5 verrückte Technologien, die Biotech revolutionieren]

Allerdings können herkömmliche permanente elektronische Implantate ein Risiko für Patienten darstellen, da diese Geräte zu Infektionsherden werden können, so die Forscher. Solche Beschwerden können Immunreaktionen auslösen und zu Komplikationen führen, die mit ihrer chirurgischen Entfernung zusammenhängen.

Nun haben Wissenschaftler, die mit Ratten arbeiten, neue Implantate entwickelt, die die Gehirnaktivität überwachen und einige Wochen nach der Implantation auflösen oder "resorbieren" können.

"Wir sind begeistert, weil diese Arbeit eine neue Art implantierbarer elektronischer Geräte demonstriert, die über ein einzigartiges Merkmal verfügen - die vollständige Bioresorbierbarkeit -, die viele Möglichkeiten für die Verbesserung der Gesundheitsergebnisse für Patienten eröffnet", untersuchte der Materialwissenschaftler John Rogers, Materialwissenschaftler an der University of Illinois in Urbana-Champaign, erzählte WordsSideKick.com.

Die Forscher entwickelten Sensoren auf Siliziumbasis, die jeweils etwa die Größe eines Reiskorns (bis zu 6 mm (0,2 Zoll) Länge) haben. Diese Geräte bestehen aus extrem dünnen Platten aus Silizium, die auf natürliche Weise biologisch abbaubar sind und Druck und Temperatur aufnehmen können - wichtige Dinge, die nach einer Gehirnverletzung oder Operation zu überwachen sind - so genau wie herkömmliche Überwachungsgeräte, sagten die Forscher.

Biologisch abbaubare Drähte aus einem metallischen Element namens Molybdän verbinden diese Sensoren dann mit externen, am Kopf angebrachten Geräten, die Sensordaten nach außen leiten. Die Sensoren und Drähte lösen sich schließlich vollständig und harmlos in der Flüssigkeit im Gehirn und in der Wirbelsäule auf, der sogenannten Liquor cerebrospinalis, so die Forscher.

"Diese Arten von Systemen haben Potenzial für eine Reihe klinischer Praktiken, bei denen Therapie- oder Überwachungsgeräte implantiert oder aufgenommen werden, eine hoch entwickelte Funktion ausüben und dann harmlos in den Körper resorbiert werden, nachdem ihre Funktion nicht mehr erforderlich ist", sagte Rogers in einer Erklärung.

Bei Versuchen an Ratten konnten die Sensoren bis zu drei Tage ununterbrochen arbeiten. Rogers und seine Kollegen stellten fest, dass Patienten mit traumatischen Hirnverletzungen in der Regel mehrere Tage nach ihrer Verletzung überwacht werden. Die Wissenschaftler verbessern jetzt ihre Geräte, damit sie für ein paar Wochen arbeiten können, anstatt nur ein paar Tage, sagte Rogers.

"Die ultimative Strategie besteht darin, ein Gerät zu haben, das Sie im Gehirn oder in anderen Organen des Körpers platzieren können, das vollständig implantiert ist, eng mit dem zu überwachenden Organ verbunden ist und Signale drahtlos übertragen kann, um Informationen über die Gesundheit dieses Geräts zu liefern Organ, so dass Ärzte gegebenenfalls eingreifen können, um größere Probleme zu vermeiden ", sagte der Co-Autor Rory Murphy, ein Neurochirurg an der Washington University School of Medicine in St. Louis, in einer Erklärung. "Nach der kritischen Zeit, die Sie tatsächlich überwachen möchten, löst sich diese auf und verschwindet."

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die externen Sender immer noch eine Infektionsquelle darstellen können. Um dieses Problem zu überwinden, entwickelten sie einen implantierbaren Sender mit einer Breite von etwa 1,5 cm (0,6 Zoll) oder etwa der Größe einer Briefmarke, für den keine Verkabelung durch die Haut erforderlich ist. Dieses Implantat ist noch nicht vollständig auflösbar - der Körper kann nur etwa 85 Prozent davon resorbieren - aber die jüngsten Forschungen von Rogers und seinen Kollegen legen nahe, dass sie es vollständig biologisch abbaubar machen könnten, sagte Rogers.

Die Forscher bewegen sich auf klinische Versuche an Menschen mit ihren Geräten. Sie planen außerdem, diesen Implantaten noch mehr Möglichkeiten zu bieten, wie z. B. Bewegungserkennung oder Aciditätsüberwachung.

"In naher Zukunft glauben wir, dass es möglich sein wird, therapeutische Funktionen wie elektrische Stimulation oder Medikamentenabgabe in dieselben Systeme einzubetten, während der wesentliche bioresorbierbare Charakter erhalten bleibt", sagte Rogers in einer Erklärung. Zukünftige Forschung könnte zu noch kleineren Geräten führen, da Mikrochips im Laufe der Jahrzehnte geschrumpft sind, fügte Rogers hinzu.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse online in der Zeitschrift Nature am 18. Januar veröffentlicht.

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