Patiënten met een orthopedische prothese ervaren vaak een periode van intense pijn na de operatie. In een poging om de pijn te beheersen, chirurgen injecteren pijnstillers in het weefsel tijdens de operatie. Als dat een dag of twee later is uitgewerkt, de patiënten krijgen morfine via een katheter die in de buurt van de wervelkolom wordt geplaatst. Toch zijn katheters niet bijzonder comfortabel, en de medicijnen verspreiden zich door het lichaam, alle organen aantasten.

Onderzoekers in EPFL's Microsystems Laboratory werken nu aan een biologisch afbreekbaar implantaat dat een lokaal anestheticum op aanvraag gedurende meerdere dagen zou vrijgeven. Dit implantaat zou niet alleen het postoperatieve ongemak van de patiënt verminderen, maar er zou geen verdere operatie nodig zijn om het te verwijderen. Ze ontwikkelden een klein biologisch afbreekbaar elektronisch circuit, gemaakt van magnesium, die van buiten het lichaam draadloos kunnen worden verwarmd.

Eenmaal geïntegreerd in het uiteindelijke apparaat, het circuit zal de afgifte van gecontroleerde hoeveelheden anestheticum op een specifieke locatie gedurende meerdere dagen mogelijk maken. Daarna, het implantaat zal veilig in het lichaam worden afgebroken. Dit onderzoek is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

Eén capsule met meerdere reservoirs

Het elektronische circuit - een resonantiecircuit in de vorm van een kleine spiraal - is slechts enkele micron dik. Bij blootstelling aan een wisselend elektromagnetisch veld, de spiraalresonator produceert een elektrische stroom die warmte creëert.

Het einddoel van de onderzoekers is om de resonatoren te koppelen aan met pijnstillers gevulde capsules en deze vervolgens tijdens de operatie in het weefsel in te brengen. De inhoud van de capsules kan vrijkomen wanneer een elektromagnetisch veld dat van buiten het lichaam wordt gestuurd, het capsulemembraan doet smelten.

"We bevinden ons in een belangrijke fase van ons project, omdat we nu resonatoren kunnen maken die op verschillende golflengten werken, " zegt Matthieu Rüegg, een doctoraat student en de hoofdauteur van de studie. "Dat betekent dat we de inhoud van de capsules afzonderlijk kunnen vrijgeven door verschillende frequenties te selecteren." Het warmte-en-afgifteproces zou minder dan een seconde moeten duren.

Een nieuwe productietechniek

De onderzoekers moesten creatief zijn toen het tijd was om hun biologisch afbreekbare resonatoren te maken. "We hebben elk fabricageproces waarbij contact met water betrokken was onmiddellijk uitgesloten, aangezien magnesium in slechts enkele seconden oplost, ", zegt Rüegg. Uiteindelijk hebben ze het magnesium gevormd door het op een substraat te deponeren en het vervolgens met ionen te besproeien. "Dat gaf ons meer flexibiliteit in de ontwerpfase, " voegt hij eraan toe. Ze waren uiteindelijk in staat om enkele van de kleinste magnesiumresonatoren ter wereld te maken:twee micron dik, met een diameter van drie millimeter.

De uitvinding van het team is nog niet helemaal klaar voor de operatiekamer. "We moeten nog werken aan de integratie van de resonatoren in het uiteindelijke apparaat en laten zien dat het mogelijk is om beide medicijnen vrij te geven." in vitro en in vivo , ’ besluit Ruegg.