Mokslo ir technologijų pasaulis

Naujai sukurtas savarankiškai veikiantis implantuojamas prietaisas skatina greitą kaulų gijimą, o baigęs darbą organizme dingsta be pėdsakų.

Naujas sprendimas

Mokslininkai žino, kad elektra gali padėti pagreitinti kaulų gijimą, tačiau toks gydymo būdas nebuvo populiarus, kadangi tam reikia chirurginiu būdu implantuoti ir pašalinti elektrodus, kuriuos maitina išorinis šaltinis.

Iš esmės atnaujinus tą pačią elektrostimuliacijos koncepciją, Xudongas Wangas, Viskonsino-Medisono universiteto medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius, plonų, judesiais varomų medicinos prietaisų kūrimo ekspertas sukūrė prietaisą, kuris daugeliui gali padėti paspartinti atsigavimą po traumos.

„Pradėjau svarstyti, ar galėtume pasiūlyti naują sprendimą, kuris leistų sportininkams greičiau nei bet kada anksčiau grįžti į aikštę“, – naujienų portalui „Live Science“ pasakojo profesorius.

Jo plonas, lankstus prietaisas yra savaime maitinamas, implantuojamas ir biorezorbuojamas, todėl, kai kaulas sugyja, prietaiso sudedamosios dalys ištirpsta organizme.

X.Wangas ir jo bendradarbiai, tarp kurių buvo UW-Madisono radiologijos ir medicinos fizikos profesorius Weibo Cai, naująjį prietaisą aprašė žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“.

Veiksminga terapija elektra

Kaulas yra pjezoelektrinė medžiaga, t. y. veikiamas įtampos jis gamina nedidelį elektros energijos kiekį. Šie elektros smūgiai stimuliuoja kaulų augimą ir gijimą skatinančius veiksnius, todėl elektrostimuliacija yra veiksminga terapija.

Nors yra išorinių stimuliatorių, kurie sukuria elektrinį lauką, idealus sprendimas yra tiesioginis kaulo stimuliavimas. Tačiau prietaiso patalpinimas į kūno vidų turi unikalių reikalavimų, iš kurių ne mažiau svarbus yra jo maitinimas, teigia X.Wangas. Todėl prietaisas turi būti savaime generuojantis.

Kurdami naująjį lūžių elektrostimuliacijos prietaisą, arba FED, Wangas ir jo komanda pradėjo nuo triboelektrinio nanogeneratoriaus – plonasluoksnio prietaiso su mikrostruktūriniais paviršiais, kuris mažyčių judesių sukuriamą mechaninę energiją paverčia elektros energija. Jie sujungė nanogeneratorių su pora elektrodų, kad paskirstytų elektrinį lauką į kaulą. Šiuos itin plonus, biologiškai skaidžius ir biorezorbuojamus komponentus jie sukūrė ant polimero pagrindo.

Sugijo daug greičiau

Pradiniai mokslininkų bandymai patvirtino, kad nedideli prietaiso judesiai iš tiesų sukuria maždaug 4 voltų elektrinę stimuliaciją, kurią jis gali išlaikyti daugiau kaip šešias savaites. Tada jie išbandė prietaisą su žiurkėmis.

Gyvūnai, kuriems buvo implantuotas prietaisas, visiškai pasveiko po blauzdikaulio lūžio maždaug per šešias savaites, daug greičiau nei kontrolinės grupės gyvūnai. Po gydymo prietaisai suiro ir įsiskverbė į žiurkių organizmą be jokių komplikacijų ir jų nereikėjo jų šalinti chirurginiu būdu.

Tolimesnis mokslininkų žingsnis – prietaiso testavimas su žmonėmis.