Fortschritte bei medizinischen Implantaten bei der Verwendung von Polymeren

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Implantierte nicht-organische elektronische Geräte werden vom menschlichen Körper normalerweise als fremder Eindringling abgelehnt, aber neue Entdeckungen in der chemischen Wissenschaft versprechen, den Körper dazu zu bringen, sie zu akzeptieren. Willkommen im 'Borg'. ⁃ TN Editor

Die American Chemical Society (ACS) ist näher dran, Elektronik im Körper einzusetzen, um Tumore zu diagnostizieren und Krankheiten zu verfolgen.

Obwohl echte „Cyborgs“ (teils Menschen, teils Roboterwesen) Science-Fiction sind, unternehmen Forscher Schritte zur Integration der Elektronik in den Körper. Solche Geräte könnten die Tumorentwicklung überwachen oder für beschädigtes Gewebe stehen. Die direkte Verbindung der Elektronik mit dem menschlichen Gewebe im Körper ist jedoch eine große Herausforderung. Jetzt meldet ein Team neue Beschichtungen für Komponenten, die ihnen mehr helfen könnten leicht in diese Umgebung passen.

Elektronik im menschlichen Körper?

Die Forscher werden ihre Ergebnisse heute auf dem Virtual Meeting & Expo der American Chemical Society im Herbst 2020 vorstellen. ACS hält das Treffen bis Donnerstag ab. Es bietet mehr als 6,000 Präsentationen zu einer Vielzahl von wissenschaftlichen Themen.

David Martin, PhD und Studienleiter, kommentierte:

„Wir kamen auf die Idee für dieses Projekt, weil wir versucht haben, starre, anorganische Mikroelektroden mit dem Gehirn zu verbinden, aber das Gehirn besteht aus organischen, salzigen, lebenden Materialien.

"Es hat nicht gut funktioniert, also dachten wir, es muss einen besseren Weg geben."

Herkömmliche mikroelektronische Materialien wie Silizium, Gold, Edelstahl und Iridium verursachen beim Implantieren Narben. Für Anwendungen in Muskel- oder Gehirngewebe müssen elektrische Signale fließen, damit sie richtig funktionieren, aber Narben unterbrechen diese Aktivität. Die Forscher schlussfolgerten, dass eine Beschichtung helfen könnte.

„Wir haben angefangen, organische elektronische Materialien wie konjugierte Polymere zu untersuchen, die in nicht-biologischen Geräten verwendet wurden“, sagt Martin, der an der Universität von Delaware arbeitet. "Wir haben ein chemisch stabiles Beispiel gefunden, das im Handel als antistatische Beschichtung für elektronische Displays verkauft wurde." Nach dem Testen stellten die Forscher fest, dass das Polymer die Eigenschaften aufweist, die für die Verbindung von Hardware und menschlichem Gewebe erforderlich sind.

„Diese konjugierten Polymere sind elektrisch aktiv, Sie sind aber auch ionisch aktiv “, sagt Martin. "Gegenionen geben ihnen die Ladung, die sie benötigen. Wenn sie in Betrieb sind, bewegen sich sowohl Elektronen als auch Ionen."

Medizinische Implantate mit einem Polymer verbessern?

Das als Poly (3,4-ethylendioxythiophen) oder PEDOT bekannte Polymer verbesserte die Leistung medizinischer Implantate dramatisch, indem es ihre Impedanz um zwei bis drei Größenordnungen senkte und so die Signalqualität und die Batterielebensdauer bei Patienten erhöhte.

Martin hat seitdem festgelegt, wie das Polymer spezialisiert werden soll, indem er verschiedene funktionelle Gruppen an PEDOT anbringt. Die Zugabe eines Carbonsäure-, Aldehyd- oder Maleimidsubstituenten zum Ethylendioxythiophen (EDOT) -Monomer gibt den Forschern die Vielseitigkeit, Polymere mit einer Vielzahl von Funktionen herzustellen.

"Das Maleimid ist besonders wirksam, weil wir klickchemische Substitutionen durchführen können, um funktionalisierte Polymere und Biopolymere herzustellen", sagt Martin. Das Mischen von unsubstituiertem Monomer mit der Maleimid-substituierten Version führt zu einem Material mit vielen Stellen, an denen das Team Peptide, Antikörper oder DNA binden kann.

"Nennen Sie Ihr Lieblingsbiomolekül, und Sie können im Prinzip einen PEDOT-Film machen, der jede biofunktionelle Gruppe hat, an der Sie interessiert sein könnten", sagt er.

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Über den Autor

Patrick Wood
Patrick Wood ist ein führender und kritischer Experte für nachhaltige Entwicklung, grüne Wirtschaft, Agenda 21, Agenda 2030 und historische Technokratie. Er ist Autor von Technocracy Rising: Das trojanische Pferd der globalen Transformation (2015) und Co-Autor von Trilaterals Over Washington, Band I und II (1978-1980) mit dem verstorbenen Antony C. Sutton.
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