科学家开发出“骨表面电子设备”,可长期依附骨骼不脱落

2021年11月24日 14:12 次阅读 稿源:前瞻网 条评论

近日,亚利桑那大学(University of Arizona)的一个研究小组开发了一种超薄无线设备,它可以生长在骨骼表面,有朝一日可以帮助医生长期监测骨骼的健康和愈合情况。这项研究发表在《自然-通讯》上,论文描述了这种被称为“骨表面电子”的设备。

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图源:论文

研究人员表示,与骨质疏松症等疾病相关的脆性骨折患者的住院天数,比心脏病发作、乳腺癌或前列腺癌的患者要多。因此,能够监测肌肉骨骼系统的健康状况非常重要。

研究人员解释,有了这种“骨表面电子”的设备,相当于在骨头上就有了一台计算机。这个技术平台使我们能够为科学家创建调查工具,以发现肌肉骨骼系统的工作原理,并利用收集到的信息来促进康复和治疗。

由于肌肉离骨骼如此之近且移动如此频繁,因此设备必须足够薄,以避免刺激周围组织或移位。该设备的薄结构,大约和一张纸一样厚,意味着它可以符合骨骼的曲率,形成紧密的界面。它们也不需要电池,而是使用称为近场通信(near-field communication)或NFC的电力投射和通信方法,NFC也用于智能手机的非接触式支付。

研究人员开发了一种粘合剂,其中包含具有类似于骨细胞原子结构的钙颗粒,用来将骨表面的电子器件固定在骨头上,防止脱落。这样,骨头基本上认为设备是它的一部分,并长到传感器本身。

医生可以将这个设备连接到骨折患者的骨头上,以监测愈合过程。这对患有骨质疏松症等疾病的患者特别有帮助,因为他们经常出现多次骨折。了解骨骼愈合的速度和效果,还可以为临床治疗决策提供信息,例如何时移除板、棒或螺钉等临时硬件。另外,密切的骨骼监测让医生能够对药物剂量水平做出更明智的决定。

题为OsseoSurface electronics—thin, wireless, battery-free and multimodal musculoskeletal biointerfaces的相关研究论文发表在《自然-通讯》上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-27003-2

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