Tuoreessa väitöstutkimuksessa valmistettiin polymeerialustoille langattomasti luettavia paineantureita.

Niitä voitaisiin Tampereen yliopiston väitöskirjatutkija Aleksi Palmrothin mukaan mukaan käyttää esimerkiksi aitiopaineoireyhtymän havaitsemiseen, jossa raajan sisäinen paine nousee esimerkiksi vamman seurauksena korkeaksi ja häiritsee verenkiertoa, mikä voi hoitamatta jäädessään johtaa raajan menetykseen.

”Valmistimme myös muita rakenteita, kuten ympäristöään monitoroivan anturin liukenevalle lasialustalle. Se voisi havainnoida implantin kiinnittymistä luuhun tai luutumisen etenemistä, visioi Palmroth.

Ihmisen kehossa biohajoavia muovi-, lasi- ja metalli-implantteja käytetään jo esimerkiksi luiden korjaamiseen.

Samoista materiaaleista on mahdollista valmistaa väliaikaisia antureita, jotka voisivat varoittaa infektioista, kudosten liiallisesta turpoamisesta tai muista vastaavista komplikaatioriskeistä vamman tai leikkauksen yhteydessä.

Langattomia antureita

Lääketieteellisiä biohajoavia antureita on tutkittu reilun kymmenen vuoden ajan. Niiden toiminnallinen elinikä on tyypillisesti korkeintaan muutaman päivän. Esimerkiksi magnesiumjohtimet reagoivat nopeasti veden kanssa, ja ne on siksi suojattava hyvin.

Lisäksi monet raportoiduista antureista vaativat infektioherkkiä ihon läpäiseviä johtoja tiedonsiirtoon sekä monimutkaisia ja kalliita valmistusmenetelmiä.

”Meille tärkeää oli, että valmistamamme anturit olisivat luettavissa langattomasti. Projektissa keskityimme yksinkertaisiin anturirakenteisiin sekä valmistusmenetelmiin, jotka olisi mahdollista skaalata laajempaan mittakaavaan.”

Uusia valmistusmenetelmiä

Biohajoavia ortopedisiä implantteja, kuten polymeeriruuveja, on käytetty vuosikymmeniä muun muassa luiden korjauksessa. Biohajoavien antureiden sisällyttäminen näihin implantteihin mahdollistaisi paranemisen väliaikaisen tarkkailun ilman implantin kallista ja kivuliasta poistoleikkausta.

”Antureissa eristävinä materiaaleina voidaan käyttää vaikkapa kehossa liukenevaa bioaktiivista lasia tai biohajoavia muoveja, kun taas sähköä johtavat rakenteet voidaan valmistaa esimerkiksi magnesiumista tai sinkistä”, Palmroth kertoo.

”Monet näistä materiaaleista ovat kuitenkin herkkiä vedelle, lämmölle ja kemikaaleille, joita hyödynnetään vastaavien ei-hajoavien laitteiden valmistuksessa. Tästä syystä biohajoaville antureille on kehitettävä uusia valmistusmenetelmiä.”

Diplomi-insinööri Palmrothin biotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Bioresorbable Wireless Resonance Sensors: Materials and Processes tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 19.11.2021.