可溶解无线控制储能电路:启动医界新革命

2013-06-05 20:57:29来源: 互联网
    2013年5月份,生物电子领域的科学家们在Advanced Materials发表一篇关于可溶解无线控制储能电路的最新成果-主题是微型设备在完成治疗的任务后自动溶解,目前此技术已进行到小白鼠实验阶段,未来可能的应用则包括刺激神经和骨骼生长、协助伤口愈合、递送药物与抗生素。

  试着想像,一块极微小的无线电路进入人体后,藉由外在的控制达到它的目的地,并开始释放热量消灭周围的细菌,这样的“热疗法”或许就是对付具抗药性的病菌的最佳方法,在完成灭菌使命后,这个微型设备将会自行溶解,并经由人体的循环机制将它排出。伊利诺伊大学的机械工程师John Rogers表示,这些微型设备往往只负责一个阶段性的任务,因此在任务完成之后,能自行溶解是最佳状态。

  图  可在生物体内溶解的电子系统对医疗将产生重要意义

  2012年John Rogers曾发表水溶性矽材料电路的研究成果;2013年他与团队开发出可植入大脑的微型led。最新的成果是,将无线控制电路固定在超薄的丝绸基质上,它能回应不同的频率信号,电容、电感和电阻元件等部分采用水溶性的生物材料制成,并将奈米矽薄膜作为半导体;再以镁、二氧化矽或氧化镁作为绝缘部分。

  而在整个无线控制电路中扮演重要角色的天线,则是由镶在丝绸表面的镁制成,功能是接收无线信号,并转化为电能来驱动电路。为了验证电路的运作方式,John与同事将镁制天线与装置LED的微型电路结合在一起,在距离6英尺远的地方设定好无线发射器,微型装置很成功地将15%的无线信号能量转化为电力,让LED灯闪烁,接着该电路被放置于去离子水中,也顺利溶解完毕。

  经实验,一根500奈米、非常细致的镁制天线,在常温的去离子水中只要2个小时即完全溶解;假如是比这大上六倍的镁制天线,溶解也仅需要几天时间。John Rogers工作团队使用红外线相机来观察植入皮下组织的微型设备是否正常运作;也观察到运作环境周围的皮肤会略微升高摄氏几度,不过目前的实验阶段尚未发现这种设备会引发炎症、纤维化病变或是其他的副作用。

  Carnegie Mellon大学的Christopher Bettinger教授提到,可在生物体内溶解的电子系统对医疗将产生重要意义,而将无线电波作为能量的来源,就表示当设备植入得越深,所需要的天线尺寸就要越大。他认为能量的供给将会是生物溶解电子所面临的主要问题。此外,学界也需要明确界定,这样的工具究竟对哪一些疾病能发挥比传统疗法更大的优势。

关键字:启动

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/0605/article_3767.html
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