Esta imagen de primer plano muestra detalles del ultradelgado, Sensor de bajo perfil para monitorear el flujo sanguíneo en el cerebro. Crédito:Georgia Tech
Un sensor inalámbrico lo suficientemente pequeño como para ser implantado en los vasos sanguíneos del cerebro humano podría ayudar a los médicos a evaluar la curación de los aneurismas, protuberancias que pueden causar la muerte o lesiones graves si estallan. El sensor estirable, que funciona sin pilas, se envolverían alrededor de stents o se implantarían desviadores para controlar el flujo sanguíneo en los vasos afectados por los aneurismas.
Para reducir costos y acelerar la fabricación, La fabricación de los sensores extensibles utiliza impresión 3D por chorro de aerosol para crear trazas de plata conductora sobre sustratos elastoméricos. La técnica de fabricación aditiva 3-D permite la producción de características electrónicas muy pequeñas en un solo paso, sin utilizar los procesos tradicionales de litografía de varios pasos en una sala limpia. Se cree que el dispositivo es la primera demostración de impresión 3D por chorro de aerosol para producir un implante, Sistema de detección extensible para monitoreo inalámbrico.
"La belleza de nuestro sensor es que se puede integrar sin problemas en stents médicos existentes o desviadores de flujo que los médicos ya están usando para tratar aneurismas, "dijo Woon-Hong Yeo, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech y en el Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University. "Podríamos usarlo para medir el flujo sanguíneo entrante al saco del aneurisma para determinar qué tan bien se está curando el aneurisma, y para alertar a los médicos si cambia el flujo sanguíneo ".
Insertado mediante un sistema de catéter, el sensor utilizaría un acoplamiento inductivo de señales para permitir la detección inalámbrica de la hemodinámica biomimética del aneurisma cerebral. La investigación fue publicada el 7 de agosto en la revista Ciencia avanzada .
Monitorear el progreso de los aneurismas cerebrales ahora requiere imágenes de angiografías repetidas utilizando materiales de contraste que pueden tener efectos secundarios dañinos. Debido al costo y los posibles efectos negativos, El uso de la técnica de imagen debe ser limitado. Sin embargo, un sensor colocado en un vaso sanguíneo podría permitir evaluaciones más frecuentes sin el uso de tintes para imágenes.
El sensor de flujo sanguíneo inalámbrico es estirable, permitiendo que se adapte a un stent para su implantación. Crédito:Georgia Tech
"Para los pacientes que se han sometido a un procedimiento, podríamos saber si el aneurisma se está ocluyendo como debería sin usar herramientas de imagen, ", Dijo Yeo." Podremos medir con precisión el flujo sanguíneo para detectar cambios tan pequeños como 0,05 metros por segundo ".
El sensor de seis capas está fabricado con poliimida biocompatible, dos capas separadas de un patrón de malla producido a partir de nanopartículas de plata, un material de encapsulación de polímero blando y dieléctrico. El sensor se envolvería alrededor del stent o el desviador de flujo, que debe tener menos de dos o tres milímetros de diámetro para encajar en los vasos sanguíneos.
El sensor incluye una bobina para captar la energía electromagnética transmitida desde otra bobina ubicada fuera del cuerpo. La sangre que fluye a través del sensor implantado cambia su capacitancia, que altera las señales que pasan por el sensor en su camino hacia una tercera bobina ubicada fuera del cuerpo. En el laboratorio, Yeo y sus colaboradores han medido los cambios de capacitancia a seis centímetros de un sensor implantado en la carne para simular el tejido cerebral.
"La tasa de flujo está muy bien correlacionada con el cambio de capacitancia que podemos medir, "Dijo Yeo." Hemos hecho que el sensor sea muy delgado y deformable para que pueda responder a pequeños cambios en el flujo sanguíneo ".
El uso de la técnica de impresión 3D por chorro de aerosol fue esencial para producir la electrónica elástica y flexible necesaria para el sensor. La técnica utiliza un aerosol de partículas de aerosol para crear patrones, permitiendo tamaños de características más estrechos que la impresión de inyección de tinta convencional.
Los sensores inalámbricos se producen mediante una impresora 3D de chorro de aerosol. A la derecha se muestra un ejemplo de película de nanopartículas de plata. Crédito:Georgia Tech
"Podemos controlar la velocidad de impresión, el ancho de impresión, y la cantidad de material que se lanza, ", Dijo Yeo." Los parámetros se pueden optimizar para cada material, y podemos utilizar materiales que tengan una amplia gama de viscosidades ".
Debido a que el sensor se puede fabricar en un solo paso sin costosas instalaciones de sala limpia, podría fabricarse en mayor volumen a menor costo.
La siguiente fase del sensor de aneurisma podrá medir la presión arterial en el vaso junto con las tasas de flujo. "Podremos medir cómo la presión contribuye al cambio de flujo, "Yeo explicó." Eso permitiría que el dispositivo se usara para otras aplicaciones, como las mediciones de la presión intracraneal ".
El equipo de investigación de Yeo también ha desarrollado un monitor de salud flexible y portátil capaz de proporcionar ECG y otra información. Él dice que el éxito de la técnica de monitoreo demuestra el potencial de la electrónica blanda inalámbrica inteligente y conectada basada en nanomateriales. mecánica extensible, y algoritmos de aprendizaje automático.
"Estamos entusiasmados de que la gente ahora reconozca el potencial de esta tecnología, Yeo agregó. "Hay muchas oportunidades para integrar este mecanismo de detección en membranas ultrafinas que son implantables dentro del cuerpo".
