Körper-Bioelektronik: 5 Technologien, die mit Ihnen Flex könnte

Nie mehr harte Brüche. Als "intelligente" Elektronik kleiner und weicher werden, entwickeln die Wissenschaftler neue medizinische Geräte, die angewendet werden könnten – oder in einigen Fällen implantiert – unseren Körper. Und diese weich und dehnbar Geräte sollten nicht Ihre Haut kriechen, weil sie so konzipiert sind, direkt zu mischen, sagen Experten.

Wir wollen, das Missverhältnis zwischen starren Wafer-basierte Elektronik und dem weichen, dynamische menschlichen Körper zu lösen, sagte Nanshu Lu, Assistant Professor für Raumfahrttechnik und Technische Mechanik an der University of Texas at Austin.

Lu, studierter zuvor mit John Rogers, eine weiche Materialien und Elektronik-Experte an der Universität von Illinois Urbana-Champaign, konzentriert sich ihre Forschung auf dehnbare Bioelektronik. Lu und ihre Kollegen haben erfunden ein billiger und schneller Verfahren zur Herstellung elektronischer Hautflecken genannt epidermalen Elektronik reduziert, was einen mehrtägigen Prozess auf 20 Minuten war. [Bionischen Menschen: Top 10 Technologien]

Lu sprach mit Live Science über aufstrebende Bioelektronik, die intelligent und flexibel genug, um im Wesentlichen mit dem menschlichen Körper zu verschmelzen. Von den spätesten Zuführungen in intelligente Tätowierungen zu injizierbaren Gehirn Überwachung, dehnbare Elektronik für Drug-Delivery, sind hier fünf faszinierende Technologien, die ein (oder innen) in Kürze könnte Ihren Körper.

Intelligente temporäre tattoos

"Bei der Integration von Elektronik auf der Haut fühlt es wie ein Teil von Ihnen,", sagte Lu. "Man fühlt sich nicht, aber es funktioniert immer noch." Das ist die Idee hinter "smart" temporäre Tattoos, die John Rogers und seine Kollegen entwickeln. Ihre Tätowierungen, auch bekannt als Biostamps, enthalten flexible Schaltungen, die kann kabellos mit Strom versorgt und sind dehnbar genug, mit Haut zu bewegen.

Diese drahtlose intelligente Tattoos klinisch wichtige Adresse könnte — aber derzeit ungedeckten — braucht, Rogers sagte Leben Wissenschaft. Zwar gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, sein Team konzentriert sich jetzt auf wie Biostamps, Überwachung von Patienten im Neugeborenen-Intensivstationen und schlafen Labs verwendet werden könnten. MC10, das Unternehmen mit Sitz in Massachusetts Rogers half Start, ist Durchführung klinischer Studien und plant, seine erste regulierte Produkte noch in diesem Jahr starten.

Haut-montiert biochemische Sensoren

Eine weitere neue Körper-Meld-Technologie in der Entwicklung ist ein tragbarer biochemische Sensor, der Schweiß durch Haut montierte Geräte zu analysieren und Informationen drahtlos an ein Smartphone senden kann. Diese futuristische Sensoren werden von Joseph Wang, Professor für Nanoengineering an der University of California, San Diego und Direktor des Zentrums für tragbare Sensoren entwickelt.

"Wir sehen im Schweiß, Speichel und Tränen über Leistung, Fitness und Gesundheitszustand zu informieren", sagte Wang Live Science.

Anfang dieses Jahres präsentiert Mitglieder von Wangs Lab eine Proof-of-Concept, flexible, temporäre Tattoo für Diabetiker, die ständig Blutzuckerspiegel überwachen könnte, ohne Nadel sticht. Er führte auch ein Team, das einen Mundschutz Sensor erstellt, der Ebenen der Gesundheit Markierungen überprüfen können, die in der Regel erfordern Blutentnahme wie Harnsäure, ein Frühindikator für Diabetes und Gicht. Wang sagte, dass das Zentrum für tragbare Sensoren drängt, um diese neuen Sensortechnologien mit Hilfe von lokalen und internationalen Unternehmen zu vermarkten.

Nanomaterialien-Drug-delivery

Dae-Hyeong Kim, Associate Professor für chemische und biologische Engineering an der Seoul National University in Südkorea, und seine Kollegen verfolgen Nanotechnologien um biomedizinische Systeme der nächsten Generation zu ermöglichen. Kims Forschung könnte eines Tages Nanomaterial-fähigen Elektronik für Drug-Delivery und Tissue Engineering, nach Lu liefern. "Er hat dehnbare Speicher, wo können Sie Daten auf dem Tattoo speichern," sagte sie. [10 Technologien, die Ihr Leben verändern werden]

Im Jahr 2014 gemacht Kims Forschungsgruppe einen dehnbaren, tragbare elektronische Patch, der Datenspeicherung, Diagnose-Tools und Medizin enthält. "Die multifunktionalen Patch Bewegungsstörungen der Parkinson-Krankheit überwachen kann", sagte Kim Leben Wissenschaft. Gesammelte Daten werden im Speicher des Geräts gold Nanopartikel aufgezeichnet.

Wenn der Patch Zittern Muster erkennt, Hitze und Temperatur-Sensoren drin kontrollierte Mengen von Drogen freigeben, die durch sorgfältig gestaltete Nanopartikel geliefert werden, erklärte er.

Injizierbare Gehirn Monitore

Obwohl implantierbarer Technologie existiert für die Überwachung von Patienten mit Epilepsie oder Hirnschäden, Lu wies darauf hin, dass diese Geräte sind immer noch scharf und steif, so dass langfristige Überwachung eine Herausforderung. Sie verglich weichen Hirngewebe, eine Schüssel mit Tofu ständig in Bewegung. "Wir wollen etwas, das das Gehirn zu messen, die das Gehirn stimulieren kann, die mit dem Gehirn interagieren können – ohne mechanische Beanspruchung und Belastung," sagte sie.

Geben Sie Charles Lieber, ein Harvard University-Chemie-Professor, dessen Forschungsgruppe konzentriert sich auf Nanoscale Wissenschaft und Technologie. Seine Gruppe Geräte sind so klein, dass sie in Hirngewebe durch eine Nadel injiziert werden können. Stimulieren Sie nach der Injektion, nanoskaligen elektronische Netz eröffnet, die Aktivität des Gehirns überwachen können Gewebe und sogar mit Neuronen interagieren. "Das", sagte Lu, "ist sehr Schneide."

Langfristige implantierbare Geräte

Stéphanie Lacour und Grégoire Courtine, Wissenschaftler an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne School of Engineering, im Anfang 2015 angekündigt, dass sie ein neues Implantat zur Behandlung von Verletzungen des Rückenmarks entwickelt hatte. Der kleine e-Dura-Gerät wird direkt auf das Rückenmark unter seiner schützenden Membran, genannt Dura Mater implantiert. Von dort kann es zu elektrischen und chemischen Stimulation während der Rehabilitation liefern.

Elastizität und Biokompatibilität des Geräts verringern die Möglichkeit der Entzündung oder Gewebeschäden, d. h. es könnte für eine lange Zeit implantiert bleiben. Gelähmte Ratten, die mit dem Gerät implantiert nach einigen Wochen des Trainings gehen konnten, berichteten die Forscher in der Fachzeitschrift Science.

Lu bezeichnet e-Dura man die am besten funktionierenden, langfristige implantierbaren flexible Stimulatoren. "Es zeigt die Möglichkeiten der Verwendung von implantierbaren, flexible Geräte für Rehabilitation und Behandlung", sagte sie.

Inzwischen sind Technologien, die menschlichen Note replizieren immer raffiniertere wächst. Stanford University Chemieingenieurwesen Professor Zhenan Bao verbrachte Jahre Entwicklung künstlichen Haut, die Gefühl von Druck und Temperatur und sich selbst heilen kann. Ihr Team neueste Version enthält eine Sensor-Array, die Druckunterschiede wie eine feste oder schlaffen Händedruck unterscheiden kann.

Lu sagte hoffe sie und ihre Kollegen in diesem höchst interdisziplinäres Feld, alle Wafer-basierte Elektronik mehr Epidermallike zu machen. "All diese elektronischen Komponenten, die früher starr und spröde haben jetzt eine Chance, weich und dehnbar geworden", sagte sie.

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