(Phys.org) —Kleine implantaten om lichaamsfuncties te controleren of om insuline of een ander medicijn te verstrekken op basis van onmiddellijke behoefte, zouden een vooruitgang zijn in gepersonaliseerde geneeskunde, maar een probleem dat inherent is aan implantaten is de neiging van het menselijke immuunsysteem om het apparaat als een indringer te herkennen en het in te kapselen, waardoor het apparaat zijn werk niet kan doen.

Dr. Carmen Scholz van de Universiteit van Alabama in Huntsville (UAH) heeft gewerkt aan de aangepaste synthese van biocompatibele polymeren die sensoren kunnen coaten die vervolgens in het lichaam worden geïmplanteerd om ze van het immuunsysteem te verhullen, vaak aangeduid als een stealth-personage.

"Ons onderzoek gaat naar alles wat je op een apparaat kunt zetten, zodat het lichaam het niet kan voelen, "Zei Dr. Scholz. "Je moet ervoor zorgen dat het lichaam het niet eens ziet."

Recent onderzoek waarbij ze betrokken was, bewees de in vitro stabiliteit en niet-toxiciteit van dunne lagen op maat gemaakte blokcopolymeren die kleine sensoren bedekten, die werden geproduceerd door een samenwerkingsgroep aan de Technische Universiteit in Dresden, Duitsland. Na verder testen, de gecoate sensoren kunnen bij patiënten worden geïmplanteerd om hun bloedglucose te meten, kooldioxide en serum pH-waarden. De coating maakt gebruik van een meerlaags concept dat een hermetische afdichtingslaag omvat, een chemisch inerte binnenste diffusiebarrière voor ionen en vochtigheid, en een oppervlaktelaag van amfifiele blokcopolymeren.

UAH Chemieprofessor Dr. Carmen Scholz met promovendus Samuel Nkrumah-Agyeefi en junior Brittany Black in een lab in het Materials Science Building.

Geïmplanteerd in een patiënt onder de huid, gecoate sensorgegevens kunnen draadloos worden bewaakt om een ​​insulinepomp te besturen of om lichaamsfuncties te bewaken om meer informatie te verstrekken aan de arts die een patiënt met ademhalingsproblemen behandelt. Omdat de coatings de implantaten onzichtbaar maken voor het immuunsysteem, het lichaam reageert er niet op als een indringer en laat ze functioneren.

Het recente werk is een uitloper van de betrokkenheid van Dr. Scholz bij de ontwikkeling van biocompatibele coatings voor het Boston Retinal Implant Project, opgericht in de jaren 80 en ondersteund door de Veterans Administration. Het project is succesvol geweest bij de ontwikkeling van medische hulpmiddelen om het gezichtsvermogen tot op zekere hoogte te herstellen van patiënten die blind zijn geworden door retinitis pigmentosa of leeftijdsgebonden maculaire degeneratie.

In dat werk, biocompatibele coatings waren nodig om retinale apparaten aan te passen zodat ze niet zouden worden afgewezen terwijl ze werden gebruikt om elektrische signalen aan de hersenen te leveren en het gezichtsvermogen te herstellen.

"Ik kan coatings maken voor allerlei implantaten, "Zei Dr. Scholz. "Dat is onze expertise, het maken van dit soort coatings. Die kunnen we op maat maken.” Maar de toepassingen voor de coatings houden niet op bij sensoren en apparaten.

"We kunnen coatings maken en 'versieren' met afleversystemen voor verschillende medicijnen, " zei ze. "Artsen hebben me verteld dat hun grootste uitdaging bij het implanteren van apparaten het trauma is dat gepaard gaat met chirurgie, wat zwelling veroorzaakt. Zwelling belemmert de genezing. Het laden van de toedieningssystemen met medicijnen die de zwelling verminderen, kan een manier zijn om de genezing te versnellen. Deze coatings zouden het apparaat niet alleen onzichtbaar maken voor het lichaam, ze kunnen ook worden gebruikt om te helpen bij het herstelproces.

"Al deze polymeren, vanwege hun chemische aard, zich lenen voor medicijnafgiftesystemen, "Zei Dr. Scholz. "Dit alles is echt een nette chemie."

De techniek van Dr. Scholz is uniek omdat er geen zware metalen worden gebruikt om de polymerisaties te katalyseren. Dat onderscheidt het van andere onderzoekers, die aan vergelijkbare polymeersystemen werken, maar vaak zware metalen gebruiken en deze tijdens het proces moeten verwijderen.

"Ik beweer dat als ik het niet invul, " ze zei, "Ik hoef me geen zorgen te maken dat ik hem er weer uit krijg."

Verdere vooruitgang in het werk bij UAH hangt af van het vinden van financiering voor het onderzoek. "De ideeën zijn er en we hebben de proofs of concept van de ideeën, maar we hebben de financiering nodig, "Zei Dr. Scholz. "Ik kan de chemie voor je uittekenen en je laten zien hoe het kan, maar dat kost allemaal geld."