工程师利用肌肉力量促进愈合

工程师已经开发出生物相容性的发电机,创建电子脉冲压缩时的身体动作。自组装的发电机是由“压电晶片”,可以快速和廉价地广泛使用体力为主的机电疗法。

压电材料如陶瓷和水晶有特殊的属性创建一个电荷为了应对机械应力。他们被用在许多设备包括超声波传感器,振动传感器,和手机。在医学上,电刺激使用压电设备已被证明是有利于加速伤口的愈合,骨折,维持在中风患者肌张力,减少慢性疼痛。然而,缺乏biocompatibility-resulting刚度和toxicity-has领域方面进展缓慢。

现在工程师们在威斯康辛大学的材料科学与工程系发展植入式压电治疗设备。的晶片薄,灵活的设备利用非刚性的,无毒的生物材料,如丝绸、胶原蛋白、氨基酸也有压电特性。

Xudong Wang领导的团队,博士,教授,材料科学与工程,创建了一个自组装的小patch-like构造方法,使用氨基酸赖氨酸作为压电发电机。自组装过程包含了生物相容性聚合物壳围绕赖氨酸为聚合物/赖氨酸溶液蒸发。赖氨酸的化学内层之间的相互作用和聚合物涂层是定向的关键所必需的赖氨酸到晶体结构弯曲时产生电流。

“这项工作的一个杰出范例使用材料的化学特性来创建一个自组装的产品,”解释了大卫•兰普拉部门主任发现科技在国家生物医学成像和生物工程研究所支持这项研究。“使用的过程是快速和廉价,使生产的晶片治疗应用的可行性。晶圆是可生物降解的打开的可能性创造电疗法,可以用来加速愈合受伤的骨骼或肌肉,例如,然后降低从身体消失。”

的团队做了很多测试压电晶片的属性。晶片被安置在老鼠的腿和胸部。腿部运动和胸部运动压缩压电晶片足以创建一个电输出。移植后做了血液测试晶片溶解在血液细胞的老鼠表现出正常水平和其他代谢物指示没有溶解的有害影响设备。

王强调团队的优雅的简单的工作,可以把肌肉运动变成可能改变游戏规则的治疗方法。“我们相信,这项技术打开了一个大量的可能性,包括实时传感、加速愈合的伤口和其他类型的伤害,和电刺激治疗疼痛和其他神经系统疾病。重要的是,我们的快速自组装技术可以显著降低这些设备的成本,这有可能极大地扩大使用这种非常有前途的医学干预。”

结果发表在《华尔街日报》科学。