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Científicos chinos han creado el sensor intracerebral más seguro y preciso

Científicos chinos han creado el sensor intracerebral más seguro y preciso

“En comparación con los estudios existentes sobre sensores inalámbricos implantables, nuestro sensor MetaGel ofrece ventajas particulares en términos de tamaño del implante, múltiples señales discretas y biodegradabilidad”, escribieron los investigadores en un artículo publicado en Nature el 5 de junio.

“El sensor ultrasónico inyectable MetaGel que inventamos utiliza tecnología de material acústico avanzada y tiene un volumen de sólo 2 x 2 x 2 milímetros cúbicos, al igual que las semillas de sésamo”, dijo Zhang Jianfeng, autor correspondiente y profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong en China. . Wuhan.

“A través de la sonda de ultrasonido externa, puede monitorear de forma inalámbrica los cambios en los parámetros fisiológicos”, dijo Zang en un video publicado por la universidad.

Cuando los investigadores probaron su sensor gelatinoso en ratas y cerdos, descubrieron que permanecía estable en el cerebro hasta por un mes, degradándose por completo después de cuatro meses.

El diseño inalámbrico y biodegradable significa que los pacientes lo tienen Tratamiento para el cáncer O tienen una lesión cerebral y necesitan que se les coloquen sensores en el cráneo para su seguimiento, ya no necesitarán someterse a más cirugía. cirugías Para eliminarlos.

Esto también evitará el riesgo de infección que podría ocurrir debido a las aberturas que dejan en la piel los sensores clínicos cableados, que se utilizan para transmitir datos, dijo el periódico.

Si bien el desarrollo en el área ha avanzado hacia sensores inalámbricos en lugar de sensores cableados, los científicos que desarrollan sensores inalámbricos se han enfrentado a varios desafíos para la aplicación clínica, incluido el tamaño del implante, la biocompatibilidad y el alcance de comunicación.

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“A pesar de los importantes esfuerzos, la investigación actual basada en la electrónica ha podido abordar sólo un subconjunto de estos desafíos”, escribieron los investigadores.

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Para superar estos problemas, el equipo diseñó un pequeño sensor de ultrasonido inyectable, inalámbrico, que se degrada naturalmente en el cuerpo después de un período de tiempo.

“Plantado en espacio intracraneal “Al utilizar una aguja de punción, el metagel se deforma en respuesta a cambios ambientales fisiológicos, provocando cambios de frecuencia máxima del ultrasonido reflejado que pueden medirse de forma inalámbrica mediante una sonda de ultrasonido externa”, escribió el equipo.

Los cambios en la forma del sensor de gel, que presenta pequeños orificios o columnas de aire, permiten utilizar la sonda de ultrasonido externa para capturar el entorno físico dentro del cerebro.

Un único sensor de gel puede medir de forma independiente un parámetro específico, como la temperatura o el pH, según de qué esté hecho, y se pueden insertar varios geles simultáneamente para medir diferentes parámetros.

Los sensores de gel pueden ser captados por una sonda de ultrasonido externa a más de 10 cm de distancia, lo que permite una detección precisa de Tejido cerebralDijo el equipo.

Los investigadores probaron los sensores en ratones y cerdos inyectándolos junto con sensores clínicos cableados para comparar los resultados de las mediciones.

Cuando se presionó a un ratón en el abdomen para simular la presión intracraneal, el equipo descubrió que “Metagel tuvo un rendimiento clínico superior”. [intracranial pressure monitoring] Investigación en términos de precisión de la presión y precisión del tiempo”.

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También descubrieron que Metagel registraba cambios de temperatura “más como una sonda de temperatura de alambre comercial”.

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“Además, también descubrimos una sorpresa Daño cerebral “En ratones que utilizan Metagel, se proporciona más información sobre el potencial de aplicación clínica”, escribió el equipo.

Para probar los geles en un modelo clínico más parecido al humano, los investigadores también los colocaron en el cerebro de un cerdo junto con una sonda clínica, así como un dispositivo colocado en la columna vertebral del cerdo para medir y manipular la presión intracraneal.

El equipo descubrió que Metagel no sólo capturó con precisión los cambios de presión “más allá” de una sonda clínica en términos de resolución y precisión, sino que también midió los cambios de presión causados ​​por la respiración del cerdo.

“Por el contrario, la clínica [intracranial pressure monitoring] La sonda no pudo medir tales patrones de respiración, escribió el equipo.

Los sensores de gel del equipo comienzan a degradarse después de cinco semanas, pero Zhang dijo que pueden diseñarse específicamente para funcionar durante un período de tiempo más largo si es necesario.

Zhang dijo que dado que su trabajo se centra en la creación de dispositivos médicos utilizando materiales blandos, el equipo discutirá con los médicos para determinar cómo funcionaría su sensor de gel en un entorno clínico.

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“En comparación con los sensores de presión intracraneal comerciales existentes, nuestros sensores pueden aliviar en gran medida el dolor de los pacientes y también esperamos que nuestra investigación pueda contribuir a la vida y la salud de las personas”, afirmó Zhang.

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