Un capteur de contrainte et de pression entièrement biodégradable et extensible. une, Le capteur peut être attaché à un tendon pour une évaluation de la cicatrisation en temps réel, permettant de personnaliser le protocole de rééducation après une réparation tendineuse pour chaque patient. b, Concepts utilisés pour la détection de contrainte et de pression. Détection de contrainte :lors de l'application de la contrainte, les deux électrodes en peigne à couche mince coulissent l'une par rapport à l'autre, entraînant une variation de la capacité. La plage de 0 à 15 % pour la détection de la contrainte est choisie sur la base du fait qu'in vivo, la contrainte exercée sur les tendons est inférieure à 10 %. Détection de pression :Lors de l'application de la pression, la variation de la distance entre les électrodes supérieure et inférieure entraîne une variation de la capacité. La couche diélectrique, fait d'un mince, très compressible, caoutchouc régulièrement microstructuré, permet au capteur d'avoir une sensibilité à la pression élevée et un temps de réponse rapide, améliorer la sensibilité de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux travaux publiés précédemment basés sur une approche par entrefer. c, Matériaux et assemblage global du capteur de contrainte et de pression entièrement biodégradable. L'élastomère biodégradable PGS (poly(sébaçate de glycérol)) est utilisé comme couche diélectrique pour le condensateur constituant le capteur de pression. Il est également utilisé dans l'architecture des capteurs de contrainte en tant que couche anti-adhérente étirable, permettant aux électrodes de glisser les unes par rapport aux autres. L'élastomère biodégradable POMaC (poly(octaméthylène maléate (anhydride) citrate)) est utilisé pour le capteur de contrainte et le conditionnement18. POMaC est un biomatériau élastomère biodégradable étirable doux synthétisé à partir d'acide citrique, anhydride maléique et 1, 8-octanediol, capable d'imiter les propriétés mécaniques d'une large gamme de tissus biologiques mous. PLLA est la couche de substrat pour les électrodes de magnésium. ré, Photo du capteur assemblé. Crédit: Nature Électronique (2018). DOI :10.1038/s41928-018-0071-7
Une équipe de chercheurs basée à l'Université de Stanford a développé un nouveau type de capteur de contrainte et de pression implantable qui se décompose sans danger lorsque son utilité prend fin. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit le développement et le test de leur capteur. Sung-Geun Choi et Seung-Kyun Kang du Korea Advanced Institute of Science and Technology proposent un article sur les nouvelles et les opinions sur le travail effectué par l'équipe de Stanford dans le même numéro de revue.
Comme la plupart des gens le savent, la procédure standard pour la récupération de la chirurgie orthopédique est la rééducation physique. Mais savoir combien de stress ou de pression les pièces réparées peuvent supporter est encore plus de l'art que de la science. Pour cette raison, les scientifiques ont cherché des moyens d'implanter des capteurs qui donneraient une mesure plus précise de ce qui se passe à l'intérieur du corps pendant la rééducation. Idéalement, ces capteurs disparaîtraient simplement une fois qu'ils ne sont plus nécessaires, sinon, une seconde intervention chirurgicale serait nécessaire pour les retirer. Mais jusqu'à maintenant, ces capteurs ont souffert de problèmes de performances ou n'étaient pas entièrement biocompatibles. Dans ce nouvel effort, l'équipe de Stanford rapporte que leur nouveau capteur résout les deux problèmes.
La structure du capteur a été réalisée en empilant deux capteurs, un pour mesurer la contrainte, l'autre pour la pression - il a été fabriqué à partir de deux types de polymères biocompatibles et biodégradables et comporte également des électrodes en magnésium. Le produit final impliquait cinq couches de matériau, y compris l'emballage supérieur et inférieur, recouvrant les capteurs. L'équipe a testé le capteur en l'implantant dans le dos d'un rat.
L'équipe rapporte que le capteur était capable de mesurer des contraintes aussi petites que 0,4% et des pressions aussi petites que 12 Pa. De plus, autre qu'une petite quantité d'inflammation initiale, ils n'ont observé aucun effet néfaste chez le rat. Ils rapportent également qu'ils ont pu définir la durée avant la décomposition en mélangeant les ingrédients lors de la fabrication de la structure du capteur. En prime, ils ont noté que le capteur fonctionnait normalement pendant la période de décomposition, et n'a cessé que lorsqu'il n'était plus utile. Par ailleurs, ils rapportent que la décomposition du capteur n'a causé aucun problème pour le rat.
© 2018 Tech Xplore
