Недавно разработанное самодействующее имплантируемое устройство способствует быстрому заживлению костей и бесследно исчезает в организме после завершения работы, сообщает kratko-news.com.
Новое решение
Исследователи знают, что электричество может помочь ускорить заживление костей, но это лечение не пользуется популярностью, поскольку требует хирургической имплантации и удаления электродов, питаемых от внешнего источника.
После фундаментального обновления той же концепции электростимуляции Сюйдун Ван, профессор материаловедения и инженерии в Университете Висконсин-Мэдисон, эксперт в разработке тонких медицинских устройств, разработал устройство, которое может помочь многим ускорить восстановление после травм.
«Я начал думать, можем ли мы предложить новое решение, которое позволило бы спортсменам возвращаться на поле быстрее, чем когда-либо прежде», — сказал профессор новостному порталу Live Science.
Его тонкое и гибкое устройство является самоподдерживающимся, имплантированным и биологически рассасывающимся, поэтому, когда кость заживает, компоненты устройства растворяются в организме.
Ван и его коллеги, в том числе Вейбо Цай, профессор радиологии и медицинской физики в UW-Madison, описали новое устройство в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Эффективная терапия электричеством
Кость — это пьезоэлектрический материал, то есть при воздействии напряжения она производит небольшое количество электричества. Эти электрические разряды стимулируют факторы, способствующие росту и заживлению костей, поэтому электрическая стимуляция является эффективной терапией.
Хотя существуют внешние стимуляторы, создающие электрическое поле, идеальным решением является прямая стимуляция костей. Однако размещение устройства внутри тела предъявляет особые требования, среди которых не менее важно его питание, говорит X. Wang. Следовательно, устройство должно быть самогенерирующим.
При разработке нового устройства электростимуляции разрушения, или FED, Ван и его команда начали с трибоэлектрического наногенератора, тонкопленочного устройства с микроструктурными поверхностями, которое преобразует механическую энергию, генерируемую крошечными движениями, в электрическую. Они соединили наногенератор с парой электродов, чтобы распределить электрическое поле по кости. Они разработали эти ультратонкие, биоразлагаемые и саморассасывающиеся компоненты на полимерной основе.
Зажили намного быстрее
Первоначальные испытания, проведенные учеными, подтвердили, что небольшие движения устройства на самом деле вызывают около 4 вольт электростимуляции, которую оно может выдерживать более шести недель. Затем они протестировали устройство на крысах.
Животные, которым имплантировано устройство, полностью восстановились после перелома большеберцовой кости примерно за шесть недель, что намного быстрее, чем у контрольных животных. После обработки устройства распадались и проникали в крыс без каких-либо осложнений и не требовали хирургического удаления.
Следующим шагом ученых станет испытание устройства на людях.
