植入式传感器可以测量身体功能——然后安全地生物降解
在医疗程序期间和之后监测患者状况的传感器可能很昂贵、不舒服，甚至是危险的。现在，一个国际研究团队设计了一种高度灵敏的柔性气体传感器，可以植入体内——在不再需要它之后，可以安全地生物降解成可被人体吸收的材料。
在一项研究中，宾夕法尼亚州立大学的研究人员报告说，他们设计了一种灵活的可植入传感器，可以监测体内各种形式的一氧化氮 (NO) 和二氧化氮 (NO2) 气体。监测这些类型的气体很重要，因为它们可能对人类健康起到有益或有害的作用。
例如，一氧化氮在人体中自然产生，对健康起着重要作用，因为它可以放松或扩大血管以增强血液流动，使氧气和营养物质在体内循环。另一方面，暴露于环境中的二氧化氮与慢性阻塞性肺病等疾病的进展有关。一氧化氮具有很强的反应性，遇氧可转化为二氧化氮。
该团队通过使用不仅可植入、灵活、可拉伸，而且可生物降解的材料制造传感器设计，从而为他们的传感器设计增添了新意。虽然目前的设备用于体外监测气体水平，但 Cheng 说它们体积庞大，可能不如植入式设备准确。然而，植入式设备需要被移除，这可能意味着另一次手术。研究人员调查了一种不需要移除的设计。
“假设你做了心脏手术；体外的监测器可能不足以检测到气体，”环宇教授说。 “监测心脏表面或内部器官的气体水平可能更有益。这种气体传感器是可植入的，也是可生物降解的，这是我们一直在研究的另一个研究方向。如果患者从外科手术中完全康复，他们将不再需要该设备，这使得可生物降解设备变得有用。”
据研究人员称，所有成分在水或体液中都是可生物降解的，但仍具有足够的功能以捕获有关气体水平的信息。在这种情况下，研究人员用镁制成了该设备的电导体，而对于功能材料，他们使用了对一氧化氮也高度敏感的硅。硅是独一无二的——它是现代电子产品的基石，被认为是超稳定的，并且是可生物降解的。它可以以非常缓慢的方式溶解，大约每天一到两纳米，具体取决于环境。身体不仅可以安全地吸收设备中使用的所有材料，而且它们以足够慢的速度溶解，使传感器在患者恢复期间能够在体内发挥作用。
该传感器在潮湿条件和水溶液中进行了测试，表明它可以在人体的恶劣条件下稳定运行。该团队使用 ICDS 的 Roar 超级计算机的计算资源创建了计算机模拟，可以计算由材料形状或变形的微小变化引起的极小变化。他们的测量基于电阻，电阻会随着气体吸收而变化。
研究人员表示，未来的工作可能会着眼于设计集成系统，以监测其他身体功能，以实现健康老龄化和各种疾病应用。
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