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新型植入式芯片,可在杀菌后自动降解

 


将芯片植入老鼠皮肤(图片来自:塔夫斯大学)

这是一种新型的电子元件植入物,能对抗身体中的细菌感染,杀灭细菌后它会溶解。其结构简单,完全由无害、不会引起排斥的材料——丝绸和镁——制造而成,而且,还可以在该器件上加入抗生素。在外科手术时若将其植入身体中,可以通过无线操控,激活发热或者释放药物来杀死细菌,一旦杀菌完成,它就会溶解。

功能性电子元件在身体内持续一定时间之后消失,就不需要通过手术再将电子元件取出,这种想法是非常好的,美国塔夫斯大学的生物工程学教授Fiorenzo Omenetto解释说。Omenetto教授课题组的研究人员与来自上海微系统与信息技术研究所以及美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员上周在IEEE MEMS 2015会议上联合发布了关于该电子芯片的研究成果。

有一些别的科研小组正在探索利用蜘蛛丝制造电子元件,而Omenetto则比较亲睐桑蚕丝。除了会消失的医学植入物之外,Omenetto还想制造丝绸基的消费型电子产品,可以在必要的时候直接降解,而不是成为垃圾进行填埋。他已经和伊利诺伊大学香槟分校的John Rogers,之前制造了丝绸包覆的可溶解的硅纳米薄膜基电子元件,一起制备了石墨烯-丝绸基的纳米传感纹身,用来监测嘴里的细菌。

研究人员在MEMS 2015会议以及最近又在PANS杂志上发布的这个芯片是不含硅的,它是一个非常简单的设计:将一个功率接收线圈和一个由镁制备而成的弯曲的电阻放置在丝制薄膜上,然后将他们密封在一个丝制袋中,其中所用的丝是从蚕茧中获得的。Omenetto的团队已经解决了如何调整蚕丝结晶度及其他一些性能的问题,所以他们制造的芯片中的丝会在几分钟到几周的时间内降解。

“你们就像贴了一块很小的创可贴在皮肤下面” Omenetto说“蚕丝就像创可贴的塑料底,在医学上使用会被吸收,而镁会也会水解,逐渐分解,最后溶解。

研究人员在感染了葡萄球菌的老鼠皮肤里植入了该芯片,然后用用发射机触发,进行10分钟,两个疗程的治疗。治疗过程中,芯片中的电阻温度升高,产生的热量杀死了细菌,在24小时之后,老鼠组织中的细菌感染消失,15天之后该芯片完全溶解消失。

在另一个试管实验中,研究人员将一块添加了抗生素氨苄青霉素的丝绸薄膜,连同一个镁发热源填装在丝绸袋中,当通过无线操纵对该装置进行加热的时候,丝绸薄膜释放了药物。

 



 

 

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