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新型软质生物电子网在人体手腕和脉动猪心脏上进行了测试

2019-03-19 13:07:22来源:

位于基础科学研究所(IBS)的纳米粒子研究中心的一个研究小组成功开发了一种可穿戴和可植入的装置,可测量电生理信号并应用电刺激和热刺激。它提供有关肌肉和心脏功能障碍的信息,因此可用于缓解疼痛,康复和假肢运动控制。作为第一个能够在猪心脏的多个点记录心脏活动的软植入物,预计这种原型在Nature Nanotechnology中描述,将有助于未来生物电子学的研究和生产。

IBS的研究人员在人体皮肤上使用这种新设备来记录心脏和肌肉的电活动,分别是心电图(ECG)和肌电图(EMG)。由于其柔软性,弹性和可拉伸性,它可以遵循柔韧关节的轮廓,例如手腕。它佩戴在前臂上,同时监测肌电信号,并提供可用于治疗应用的电刺激和/或热刺激。

研究团队还制作了一个定制的大网格,适合猪心脏的下半部分。植入物缠绕在心脏周围,可以读取整个器官的信号,以识别可能的病变并帮助恢复。例如,它能够记录由急性心脏病发作引起的ECG信号的变化。网状物在重复心脏运动期间是稳定的,并且不会干扰心脏的泵送活动。

“虽然已经报道了大鼠心脏的各种软心脏装置。这项关于猪的研究可以更准确地接近人体生理学,”该研究的第一位合着者CHOI Suji说。“我们的目标是研究心脏病,并通过同步心脏泵血活动更有效地刺激心脏。”

这种可拉伸和导电的贴片是由涂有金属的银纳米线与一种橡胶混合而成,称为聚苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯(SBS)。传统的银线导电橡胶具有有限的生物医学应用,因为银对身体有毒。在这项研究中,金鞘可以防止银的浸出,以及空气和生物液体(如汗液)引起的腐蚀。

“我们利用了银的高导电性,SBS的可拉伸性和金的高生物相容性,”该中心主任兼相应合着者HYEON Taeghwan解释道。“找到每种材料的正确比例是成功的关键。”

未来的研究计划包括通过设计新颖,无毒的材料,以及研究网状物在心脏疾病中的治疗效果,进一步提高导电性和可拉伸性。