Биоразлагаемое устройство для заживления костей (и, потенциально, похудения) опробовано на грызунах
Изобретено имплантируемое и биорезорбируемое, тонкое, гибкое устройство, имеющее автономное питание.
Как только кость соединяется вместе, компоненты устройства растворяются в теле.
Схожие принципы можно применить и с другими целями, например, стимулировать тело к потере веса.
Почему электричество ускоряет восстановление костей
Кость - это пьезоэлектрический материал, то есть она производит крошечное количество электричества, когда находится под напряжением. Эти электрические разряды стимулируют факторы, способствующие росту и заживлению костей, поэтому электростимуляция является эффективной терапией.
В то время как существуют внешние стимуляторы, которые создают электрическое поле для косвенного ускорения заживления, идеальным решением является прямая стимуляция кости. Для достижения максимального эффекта требуется хирургическая имплантация и удаление электродов, питаемых от внешнего источника.
Принцип работы и разработка
Команда начала с трибоэлектрического наногенератора, тонкопленочного устройства с микроструктурированными поверхностями, которое преобразует механическую энергию, производимую крошечными движениями, в электрическую энергию. Они соединили наногенератор с парой электродов, чтобы распределить электрическое поле по кости. Ультратонкие, биоразлагаемые и биорезорбируемые компоненты на основе поли(молочной со-гликолевой кислоты), широко используемого биосовместимого полимера, одобренного FDA.
Первоначальные тесты исследователей подтвердили, что небольшие движения устройства действительно создавали электрическую стимуляцию напряжением около 4 вольт, которую оно могло оказывать более шести недель.
Затем они протестировали устройство на крысах. Животные, имплантированные с помощью устройства, полностью восстановились после перелома большеберцовой кости примерно за шесть недель, намного быстрее, чем животные контрольной группы. Минеральная плотность и прочность излома заживших костей также достигли того же уровня, что и у здоровых костей у животных. После лечения устройства деградировали и впитались в организм крыс без каких-либо осложнений и необходимости в хирургическом удалении.
Главный исследователь говорит, что можно точно настроить, как долго стимулятор будет действовать в организме — от недель до месяцев, — изменив свойства биорезорбируемого материала, покрывающего устройство.
Возможные проблемы с тестами на людях
Испытания на человеке могут столкнуться с некоторыми трудностями, а именно, недостаточная подвижность травмированного.
“Как правило, когда у кого-то сломана кость, ему нужно ограничить свои движения”, - объясняет исследователь.
Другими словами, человек в гипсе может не вырабатывать достаточно механической энергии для питания трибоэлектрического наногенератора.
Однако человеческое тело обеспечивает практически бесконечные источники энергии за счет движений других конечностей, которые могли бы привести в действие устройство электростимуляции перелома, если сломанная кость должна оставаться неподвижной.
“Нам может понадобиться устройство для реагирования на другие типы внутренних механических источников, таких как изменения кровяного давления.”
Другие применения
Цай, другой исследователь, который работал с Вангом, разрабатывает устройство с аналогичными принципами, но с целью похудения.
Источник
https://news.wisc.edu/self-powered-implantable-device-stimulates-fast-bone-healing-then-disappears-without-a-trace/
Хроника продвижения по карьерной лестнице магистра биомедицинской техники.
Бонусом: концентрат трансгуманизма, гаджетов, биохакинга и прочего повышения продуктивности.