Китайские биоинженеры не перестают удивлять. Да просто поражать! На этот раз они придумали биоразлагаемый гидрогелевый датчик размером с кунжутное семечко, который можно абсолютно безопасно вживлять в головной мозг. Сенсор поможет точно определить внутричерепное давление и кровоток в головном мозге. А потом, выполнив медицинскую функцию, он просто рассосется.
Гонконгское издание South China Morging Post (SCMP) пишет, что создание такого биодатчика — это революция в медицине. Теперь не нужно проводить травмирующие биопсии, цеплять на пациента кардиомониторы или заставлять каждый день бегать на обследование.
Даже пациенты с самыми тяжелыми диагнозами (например, пережившие инфаркт, инсульт или онкологию) будут под неусыпным медицинским контролем. При этом продолжая абсолютно привычный им образ жизни!
Беспроводной датчик был создан на основе гидрогеля. Вводить его можно с помощью тончайшей иглы в любые внутренние органы и ткани. Сенсор может измерять температуру, химический состав, внутричерепное давление, скорость кровотока — и все это с помощью крошечного ультразвукового зонда.
И клинические испытания показывают, что биодатчик может выполнять эти измерения с более высокой точностью, чем используемые в настоящее время датчики.
— По сравнению со всеми существующими беспроводными имплантами наш биодатчик лучше по всем параметрам: размер, точность разделения множества сигналов, биоразлагаемости, — пишут исследователи в статье, опубликованной в журнале Nature.
Уникальную основу биодатчика составляет даже не синтезированный в лаборатории Хуачжунского университета науки и техники (Ухань) гидрогель… а звуковой кристалл. Именно за счет него датчик и позволяет улавливать все виды биологических параметров.
Чтобы было понятно, что такое звуковой кристалл, представьте стеклянную бутылку. Дуя на ее горлышко, вы слышите. единственную ноту. Поток воздуха через край бутылки создает сильный звук, который проникает внутрь бутылки. Однако из-за формы и материала бутылки она звучит на одной частоте.
Теперь представьте, что вы поставите несколько бутылок бок о бок — и вся эта стеклянная стена будет звучать на одной частоте. Это простое устройство и представляет собой звуковой кристалл, в котором каждая условная «бутылка» — один атом в кристаллической решетке.
Когда звуковые волны измеряются в какой-то биологической среде (например, в крови человека), компьютер обрабатывает полученный сигнал. Звуковой кристалл просто меняет этот звук (вернее, неслышимый человеческим ухом ультразвук), чтобы делать его более полезным?
Такая же технология используется сейчас во многих сферах, от исследования Мирового океана до создания звукового оружия. Представьте сонар, созданный на основе звукового кристалла: резонансная частота сенсора совпадает с частотой, на которой поет кит или, скажем, звучит подлодка. Естественно, это позволяет намного точнее улавливать подводные звуки (даже неслышимые человеческим ухом).
Китайские инженеры достигли мастерства в создании звуковых кристаллов (они еще называются акустические метаматериалы). Они синтезированы в лаборатории, и в них проявляются экзотические свойства, не встречающиеся в природных материалах, чтобы манипулировать звуком.
Синтезированные в Китае звуковые кристаллы позволяют и подавлять шумовое загрязнение от двигателей, трения колес, кондиционеров. «Звуковой шум» — это серьезная проблема, которая серьезно ухудшает качество жизни человека в современном мире. Обычные материалы для звукопоглощения и изоляции громоздкие и очень дорогие. Особенно для низкочастотных звуков. Китайцы же придумали, как решить эту проблему, создав огромное количество различных мембранных резонаторов на основе звуковых кристаллом.
Именно медицина открыла самые широкие возможности для таких звуковых кристаллов. Затухающие ультразвуковых волны, покидающие поверхность объекта, затухают. И именно применение акустических материалов позволяет выжать максимум информации из таких затухающих волн, усилия их в 17 раз. Получение информации, переносимой затухающими волнами, является ключом к созданию УЗИ-изображений с высочайшим разрешением. Именно так и работает непревзойденно точный биосенсор из Уханя.
— С помощью ультразвукового зонда наш сенсор может по беспроводной сети отслеживать любые изменения физиологических параметров, — говорит профессор Занг Янфенг в видеоролике, опубликованном Хуачжунским университетом. Когда исследователи протестировали свой гелевый биосенсор на крысах и свиньях, они обнаружили, что он остается стабильным в головном мозге до месяца и полностью разрушается через четыре месяца. Без остатка и вреда для организма!
Беспроводная и биоразлагаемая конструкция означает, что пациентам, перенесшим лечение от рака или перенесшим черепно-мозговую травму и нуждающимся в установке датчиков в череп для мониторинга, больше не нужно будет проводить дополнительные операции по их удалению.
Это также предотвратило бы риск заражения, которое может возникнуть из-за отверстий, оставленных в коже и костях черепа проводными клиническими датчиками, которые используются для передачи данных.
