Sensor Implan Dapat Mengukur Fungsi Tubuh — Dan Kemudian Secara Aman Terurai

Sensor yang memantau kondisi pasien selama dan setelah prosedur medis bisa mahal, tidak nyaman, dan bahkan berbahaya. Sekarang, tim peneliti internasional telah merancang sensor gas fleksibel yang sangat sensitif yang dapat ditanamkan ke dalam tubuh — dan, setelah tidak diperlukan lagi, terurai dengan aman menjadi bahan yang diserap oleh tubuh.

Dalam sebuah penelitian, para peneliti Penn State melaporkan bahwa mereka merancang sensor yang fleksibel dan dapat ditanamkan yang dapat memantau berbagai bentuk gas oksida nitrat (NO) dan nitrogen dioksida (NO2) dalam tubuh. Pemantauan jenis gas ini penting karena dapat memainkan peran yang bermanfaat, atau terkadang berbahaya, dalam kesehatan manusia.

Oksida nitrat, misalnya, yang diproduksi secara alami dalam tubuh manusia, memainkan peran penting dalam kesehatan karena melemaskan atau melebarkan pembuluh darah untuk meningkatkan aliran darah, memungkinkan oksigen dan nutrisi beredar ke seluruh tubuh. Di sisi lain, paparan nitrogen dioksida dari lingkungan terkait dengan perkembangan kondisi seperti penyakit paru obstruktif kronik. Oksida nitrat sangat reaktif dan dapat diubah menjadi nitrogen dioksida saat terkena oksigen.

Tim menambahkan sentuhan pada desain sensor mereka dengan membuatnya dari bahan yang tidak hanya dapat ditanamkan, fleksibel, dan dapat diregangkan, tetapi juga dapat terurai secara hayati. Sementara perangkat saat ini digunakan di luar tubuh untuk memantau kadar gas, Cheng mengatakan mereka besar dan berpotensi tidak seakurat perangkat implan. Perangkat implan, bagaimanapun, perlu dihapus, yang bisa berarti operasi lain. Para peneliti menyelidiki desain yang tidak perlu dihapus.

“Katakanlah Anda menjalani operasi bedah jantung; monitor di luar tubuh mungkin tidak cukup untuk mendeteksi gas tersebut,” kata Profesor Huanyu “Larry”Cheng. “Mungkin jauh lebih bermanfaat untuk memantau kadar gas dari permukaan jantung, atau dari organ dalam. Sensor gas ini juga dapat ditanamkan, dan dapat terurai secara hayati, yang merupakan arah penelitian lain yang sedang kami kerjakan. Jika pasien pulih sepenuhnya dari operasi bedah, mereka tidak memerlukan perangkat lagi, sehingga perangkat yang dapat terurai secara hayati menjadi berguna.”

Menurut para peneliti, semua komponen biodegradable dalam air atau cairan tubuh tetapi tetap cukup fungsional untuk menangkap informasi tentang tingkat gas. Dalam hal ini, para peneliti membuat konduktor listrik perangkat dari magnesium, dan untuk bahan fungsional, mereka menggunakan silikon, yang juga sangat sensitif terhadap oksida nitrat. Silikon itu unik — merupakan bahan dasar untuk elektronik modern, dianggap sangat stabil, dan dapat terurai secara hayati. Itu dapat larut dalam cara yang sangat lambat, sekitar satu hingga dua nanometer sehari, tergantung pada lingkungan. Tubuh tidak hanya dapat menyerap semua bahan yang digunakan dalam perangkat dengan aman, tetapi juga larut dengan kecepatan yang cukup lambat sehingga sensor dapat berfungsi di dalam tubuh selama masa pemulihan pasien.

Sensor diuji dalam kondisi lembab dan larutan berair untuk menunjukkan bahwa sensor dapat bekerja secara stabil dalam kondisi tubuh yang keras. Tim menggunakan sumber daya komputasi superkomputer Roar ICDS untuk membuat simulasi komputer yang dapat menghitung perubahan sangat kecil yang disebabkan oleh sedikit perubahan bentuk, atau deformasi, material. Mereka mendasarkan pengukurannya pada resistansi, yang dapat berubah berdasarkan penyerapan gas.

Para peneliti mengatakan pekerjaan di masa depan dapat melihat perancangan sistem terintegrasi yang dapat memantau fungsi tubuh lainnya untuk penuaan yang sehat dan berbagai aplikasi penyakit.