Batticuore

Sviluppato un sistema di monitoraggio vascolare impiantabile wireless

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Le malattie vascolari sono il nemico pubblico numero uno: i principali killer mondiali, che rappresentano quasi un terzo di tutte le morti umane sul pianeta.

Il monitoraggio continuo dell’emodinamica – flusso sanguigno attraverso il sistema vascolare – può migliorare i trattamenti e gli esiti dei pazienti . Ma condizioni mortali come l’ipertensione e l’aterosclerosi si verificano nel sistema vascolare lungo e tortuoso con arterie di diametro e curvatura variabili e i dispositivi clinici esistenti sono limitati dalla loro massa, rigidità e utilità.

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Il ricercatore del Georgia Institute of Technology Woon-Hong Yeo ei suoi collaboratori stanno cercando di migliorare le probabilità per i pazienti con lo sviluppo di un sistema di monitoraggio elettronico morbido impiantabile. Il loro nuovo dispositivo, costituito da uno stent intelligente e sensori morbidi stampati, è in grado di monitorare l’emodinamica wireless in tempo reale senza batterie o circuiti.

“Questo sistema elettronico è progettato per fornire in modalità wireless dati emodinamici, inclusi pressione arteriosa, polso e flusso, a un sistema di acquisizione dati esterno, ed è super piccolo e sottile, motivo per cui possiamo utilizzare un catetere per erogarlo, ovunque all’interno il corpo”, ha detto Yeo, il cui team ha pubblicato il suo studio questa settimana sulla rivista Science Advances .

Yeo ha aggiunto, sorridendo: “È come uno stent con molti assi nella manica”.

Ad esempio, quando questo dispositivo viene installato in un paziente con aterosclerosi, oltre a espandere e impedire il restringimento dell’arteria, come uno stent tradizionale, ripristinando il normale flusso sanguigno, fornirà anche un flusso costante di dati.

“Ora, una volta posizionato uno stent, non sei sicuro che il problema sia stato risolto e i pazienti potrebbero tornare con lo stesso problema”, ha affermato Yeo. “Può essere un difetto dello stent, o un problema con il posizionamento dello stent, o forse un problema con il flusso sanguigno del paziente”.

E l’attuale modo standard per monitorare tutto ciò è con un angiogramma. Questo può essere costoso e in rari casi, in particolare con i pazienti anche alle prese con il diabete, i coloranti e le radiazioni utilizzati nell’angiografia possono causare il cancro. Il sistema di Yeo cerca di aggirare la necessità di un angiogramma o altri requisiti di imaging.

La sua piattaforma di stent intelligente wireless, integrata con sensori morbidi, è azionata mediante accoppiamento induttivo per offrire un monitoraggio wireless in tempo reale in grado di rilevare un’ampia gamma di condizioni vascolari. L’accoppiamento induttivo utilizza campi magnetici per il trasferimento di energia wireless. È simile a quello che succede quando usi un caricabatterie wireless per il tuo telefono, smartwatch o altri dispositivi: stanno guadagnando energia dal campo magnetico creato dal caricabatterie.

“Fondamentalmente, puoi mettere questo sistema di sensori ovunque all’interno del corpo”, ha spiegato Yeo. “L’altro aspetto di questa piattaforma tecnologica è che, oltre ad essere un sistema di sensori impiantabile, può essere utilizzato come sistema indossabile. Pensa a uno smartwatch e a quanto del suo ingombro viene assorbito da circuiti o batterie. Se rimuovi tutto di questo, hai un dispositivo più sottile di un tipico cerotto, un monitor per la salute quasi invisibile che puoi indossare ovunque.”

Questo è l’obiettivo a lungo raggio, comunque. Finora, hanno testato il loro sistema impiantabile wireless su modelli animali. Tuttavia, c’è ancora molto lavoro da fare per far progredire la tecnologia dei sensori a nanomembrana stampata e della bioelettronica per il monitoraggio continuo e senza fili della salute vascolare.

“Riteniamo che i principi di progettazione meccanica, dei materiali ed elettrica che sviluppiamo e la struttura di ingegneria e biorilevamento che risulta da questo lavoro faranno avanzare il campo dell’elettronica impiantabile e dei sistemi biomedici”, ha affermato Yeo. “E le intuizioni e le conoscenze che acquisiamo saranno applicabili per altri processi e sfide fisiologiche nella scienza e nell’ingegneria biomedica”.


Ulteriori informazioni: Robert Herbert et al, Elettronica vascolare senza batteria completamente impiantabile con sensori morbidi stampati per il rilevamento multiplex dell’emodinamica, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm1175

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