Ученые вживят компьютер в кости человека

Ультратонкий микрочип, прикрепляемый к кости скелета человека и отслеживающий его здоровье, разработали американские ученые. TengriMIX расскажет о новой технологии, которая позволит медикам контролировать состояние костей пациента изнутри.

Устройство, созданное учеными из Университета Аризоны (США), поможет медикам не только отслеживать процесс заживления костей после травм, но и может стать средством профилактики остеопороза (прогрессирующее заболевание, поражающее все кости скелета).

В научной работе, опубликованной в журнале Nature Communications, говорится, что устройство использует беспроводную технологию для отслеживания здоровья кости и ее способности заживать после травм или переломов. Авторы исследования отмечают, что переломы костей из-за хрупкости и остеопороза приводят к тому, что пациенты проводят в больницах больше времени, чем пациенты с сердечными приступами, раком молочной железы и предстательной железы.

©Gutruf Lab

"Будучи хирургом, я рад использованию измерений, собранных с помощью остеоинтеграции (вид вживления имплантата в костную ткань), чтобы однажды предоставить пациентам индивидуальную ортопедическую помощь с целью ускорения реабилитации и максимизации функций после травм", - сказал соавтор исследования доктор Дэвид Марголис в пресс-релизе.

Несмотря на то, что микрочип еще не готов к испытаниям на людях, ученые считают, что он также способен улучшить стандарты ухода за осложнениями костей, связанными со старением.

"Возможность контролировать состояние опорно-двигательного аппарата очень важна. С этим интерфейсом у вас, по сути, есть компьютер на кости. Эта технологическая платформа позволяет нам создавать исследовательские инструменты для ученых, чтобы узнать, как работает опорно-двигательный аппарат, и использовать собранную информацию для восстановления пациента и терапии", - сказал соавтор работы Филипп Гутруф.

Для безопасного прикрепления устройства на кости ученые создали ультратонкий микрочип размером с пенни и толщиной с лист бумаги. Гутруф также отмечает, что микрочип большего размера раздражал бы мышцы, движение которых могло вытащить устройство из кости.

"Тонкая структура устройства, примерно толщиной с лист бумаги, означает, что оно может соответствовать кривизне кости, образуя плотную поверхность", - подчеркивает соавтор разработки Алекс Бертон.

©Gutruf Lab

"Устройство также не нуждается в батарее, поскольку передает данные с помощью метода передачи энергии и связи, называемого NFC, который также используется в смартфонах для бесконтактной оплаты", - подчеркивает он.

Ученым также пришлось разработать клей с содержанием частиц кальция, который похож на обычные костные клетки. Естественная способность клеток костей обновлять внешние слои не позволила бы закрепить микрочип с использованием традиционного клейкого вещества.

"Кость думает, что устройство является ее частью, и обрастает до датчика. Это позволяет ему образовывать постоянную связь с костью и проводить измерения в течение длительного периода", - сказал Филипп Гутруф.

Ученые считают, что врачи смогут прикреплять микрочипы к сломанным или поврежденным костям во время операции, что позволит контролировать, как они заживают. Отслеживание процесса восстановления костей также поможет медикам узнать, когда пришло время удалить пластины или винты, которые часто удерживают кости вместе после перелома.