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#Tendances produits
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Les défis d'entrer des innovations de matériaux dans des corps humains
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Une Université du Texas au chercheur de Dallas et son équipe ont développé l'électronique flexible et forme-changeante innovatrice. Mais c'est juste le début.
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Une Université du Texas au chercheur de Dallas a figuré comment au thiolene forme-changeant/aux acrylates de « programme » incorporés avec l'électronique pour enrouler autour des nerfs aussi minces que 60 microns à travers. Imaginez les conditions neurologiques traitées avec les électrodes d'une façon minimum envahissantes enroulées autour des nerfs aux endroits stratégiques dans le corps.
Mais aussi impressionnant que les bruits d'accomplissement, Walter E. Voit a quelques défis technologiques significatifs à résoudre dans les années à venir si son électronique minuscule et forme-changeante vont être employées dans les êtres humains. Son histoire fournit un grand exemple pourquoi cela peut prendre tellement longtemps pour des innovations de medtech dans le laboratoire pour le transformer en humain corps-s'ils font jamais.
Voit et son équipe ont déjà accompli beaucoup avec leur recherche, qui est soutenue par le Defense Advanced Research Projects Agency des États-Unis (DARPA) et GlaxoSmithKline, notamment. (Voir le Voit discuter sa recherche à MD&M East, 9-11 juin à New York City.)
Non seulement peut le thiolene/acrylates être machiné pour se déformer d'une manière spécifique une fois exposés de chauffer les températures à l'intérieur du corps, mais ils ont la grande adhérence avec les métaux tels que lesquels leur fait un matériel flexible fortement utile de l'électronique
« Je pense que ce que nous avons pu faire au cours de l'année est vraiment la poussée que l'enveloppe sur ce qui nous pouvons faire avec des ces l'électronique implantable de noeud, » Voit indique. « Nous avons pu établir une série de dispositifs neuraux implantables qui peuvent mettre le corps sur écoute nerveux pour enregistrer, bloquer et stimuler différents potentiels d'action à travers le système nerveux central et périphérique. »
Les grands défis, bien que, se trouvent en avant, selon Voit. « Il est moins insignifiant pour démontrer que ces dispositifs fonctionnent intensément chez les animaux et les conditions physiologiques. Mais les vrais défis sont de comprendre dans les environnements agressifs du corps comment ces dispositifs survivront et continueront à fonctionner au-dessus de plus longues périodes. Cela pose des questions très intéressantes et fondamentales de matériaux en termes de physique d'interface, en termes d'emballage et encapsulation. »
Voici deux des défis principaux Voit et son équipe doit surmonter :
La vérification de lui empile
L'électronique forme-changeante sont faites à l'aide des étapes additives et soustractives pour créer les composants électroniques sur des piles de porte avec pas moins 15 couches, chacune n'importe où de 3 nanomètre à 10s ou 100s des microns profondément, Voit dit.
Voit et ses collègues avaient expérimenté avec une foule de matériaux conducteurs entre les couches de thiolene/d'acrylates, y compris la nitrure d'or et titanique, le platine, l'iridium, l'oxyde d'iridium, le nanotube de carbone, le graphene, les semi-conducteurs, et les semi-conducteurs organiques.
Aucune de ceci n'est encapsulée dans la tradition boîtes » une les « en métal voit avec les dispositifs médicaux électroniques.
« Vous devez vous rendre compte des forces de attachement. Vous ne voulez pas endommager les nerfs. Vous voulez pouvoir les mesurer et agir l'un sur l'autre avec eux plus près de leur environnement naturel, » Voit dit.
Les électrodes forme-changeantes ont fonctionné au-dessus des rats intérieurs à court terme. Mais que diriez-vous des corps humains intérieurs à long terme ?
« Il y a beaucoup de fluide. Il y a beaucoup de mouvement où il peut y avoir de décollement, fissuration de conducteur. … Nous devons machiner ces piles de sorte que quand les dispositifs sont à l'intérieur du corps et on soumet au recourbement et la contorsion et étirage, que ces piles ne sautent pas tout indépendamment de l'un l'autre, » Voit dise.
Les polymères de forme-mémoire résolvent l'une seule pièce du puzzle. « Mais il y a beaucoup d'autres morceaux qui sont nécessaires quand nous machinons ces piles semi-conducteur-contenantes de porte pour établir les dispositifs fortement fonctionnels. »
Où est-ce utile ?
Le but est de miniaturiser la beaucoup de la technologie existante qui est employée pour agir l'un sur l'autre avec le système nerveux, Voit dit. « Nous employons de nouveaux matériaux, nouveau semi-conducteur traitant des approches pour pouvoir construire nos électrodes plus près de l'échelle de la biologie, qui nous permettra d'être plus sélectifs, plus sensibles, plus visé pour comprendre et commander le système nerveux. »
Mais où devraient les électrodes être appliquées aux meilleurs états de festin. « Nous travaillons activement avec certains des principaux cliniciens à travers le pays pour faire cela, » Voit dit.
Les collaborateurs de recherches incluent Jason B. Carmel, DM, le doctorat, qui explore la stimulation de moelle épinière et la plasticité de muscle à Cornell ; Pankaj Jay Pasricha, DM, un principal gastro-entérologue basé à la médecine de Johns Hopkins ; Robert J. Butera, doctorat, un bioengineer chez Georgia Tech ; et Mario Romero-Ortega, doctorat, un bioengineer à UT Dallas.
« Telles sont les personnes qui travaillent à l'undersand les questions fondamentales de neurologie, » Voit dit. « Les scientifiques matériels qui peuvent être utiles en cela sont ceux qui ont ces derniers des collaborations vraiment serrées avec des neurologistes et des cliniciens où vous pouvez comprendre non seulement des matériaux, interfaces et électronique, mais comment ils se comportent à l'intérieur des animaux dans le corps dans ces essais biologiques spécifiques. »
La technologie du sans fil Voit et son équipe conçoivent pour l'électronique forme-changeante est à l'étape in vitro, ainsi la recherche implique en grande partie de courir des fils de connecteur dans des rats, utilisant les électrodes forme-changeantes comme interface des nerfs.
Ils cherchent à figurer où les interfaces sont les plus utiles.
« Je pense qu'allés sont les jours quand vous pouvez concevoir cette souricière à clapet générique et la faire travailler pour beaucoup de choses, » Voit dit. « Je pense que la complexité du corps est telle cela à agir l'un sur l'autre aux échelles que nous voulons, il va prendre beaucoup de va-et-vient avec les chefs qui comprennent l'anatomie et la physiologie bien et peuvent aider à fournir les bons modèles animaux, les bons essais, les bons paradigmes de stimulation pour obtenir ce travail. »
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