Een onderzoeksteam van het Center for Nanoparticle Research, binnen het Instituut voor Basiswetenschappen (IBS), heeft een draagbaar en implanteerbaar apparaat ontwikkeld dat elektrofysiologische signalen meet en elektrische en thermische stimulaties toepast. Het geeft informatie over spier- en hartstoornissen, en dus zou kunnen worden toegepast voor pijnverlichting, revalidatie, en prothetische motorische controle. Als het eerste zachte implantaat dat hartactiviteit op meerdere punten van een varkenshart kan registreren, dit prototype, beschreven in Natuur Nanotechnologie , zou kunnen bijdragen aan het onderzoek en de productie van toekomstige bio-elektronica.

IBS-onderzoekers hebben dit nieuwe apparaat op de menselijke huid gebruikt om elektrocardiogram (ECG) en elektromyogram (EMG) gegevens vast te leggen. Dankzij zijn zachtheid, elasticiteit en rekbaarheid, het kan de contouren van flexibele gewrichten volgen, zoals de pols. Gedragen op een onderarm, het bewaakt tegelijkertijd EMG-signalen en leverde elektrische en thermische stimulatie die in therapeutische toepassingen zou kunnen worden gebruikt.

Het onderzoeksteam heeft ook een groot, op maat gemaakt gaas gemaakt dat past in het onderste deel van een varkenshart. Om het hart gewikkeld, het implantaat kan signalen van het hele orgaan lezen om mogelijke laesies te identificeren en herstel te bevorderen. Bijvoorbeeld, het was in staat om de verandering van het ECG-signaal als gevolg van een acute hartaanval te registreren. Het gaas is stabiel tijdens herhaalde hartbewegingen en interfereert niet met de pompactiviteit van het hart.

"Hoewel er verschillende zachte hartapparaten zijn gemeld voor het rattenhart, deze studie bij varkens kan de menselijke fysiologie nauwkeuriger benaderen, " zegt CHOI Suji, eerste co-auteur van de studie. "We willen hartziekten bestuderen, en het hart effectiever te stimuleren door de pompactiviteit van het hart te synchroniseren."

Deze rekbare en geleidende patch bestaat uit goudgecoate zilveren nanodraden gemengd met een soort rubber genaamd polystyreen-butadieen-styreen (SBS). Conventionele op zilverdraad gebaseerde geleidende rubbers hebben beperkte biomedische toepassingen omdat zilver giftig is. In dit onderzoek, de gouden omhulling voorkomt uitloging en corrosie van zilver veroorzaakt door lucht en biologische vloeistoffen zoals zweet.

"We hebben geprofiteerd van de hoge geleidbaarheid van zilver, De rekbaarheid van SBS, en de hoge biocompatibiliteit van goud, " legt HYEON Taeghwan uit, directeur van het Center for Nanoparticle Research en corresponderende co-auteur. "Het vinden van de juiste verhouding van elk materiaal was de sleutel tot succes."

Toekomstige onderzoeksplannen omvatten het nog verder maximaliseren van de geleidbaarheid en rekbaarheid door het ontwerpen van nieuwe, niet-toxische materialen, en het bestuderen van het therapeutische effect van de mesh bij hartziekten.