Наноэлектронный имплантат уточнил 3D-мониторинг после резекции сердца

Сконструированный каркас представляет собой полевой транзистор (FET) с включенными в него нанопроводниками p-типа на поверхности из полимерного волокна. Каждый транзистор формирует площадку размером 4 микрометра на 20 микрометров на 350 нанометров и выполняет функцию интегрированного устройства записи данных. Электрическая стимуляция системы осуществляется за счет четырех круглых палладий-платиновых микроэлектродов.

По словам исследователей, в полной комплектации каркас включает в себя свыше 100 регистрируемых датчиков. Прежние прототипы были оснащены не более чем тремя сенсорами и обладали размерами, превышающими нынешние. Кроме того, жесткость нового устройства снижена в сотни раз, что имеет решающее значение для приживаемости.

«Более масштабная интеграция устройств обеспечит полноценное 3D-моделирование активности органа. Благодаря быстрому отклику, свойственному наноэлектронике, такой мониторинг повысит точность отображения данных до миллисекунд, что значительно превосходит показатель оптических методов», — сообщил руководитель проекта Чарльз Либер.

В эксперименте ученые протестировали каркас, разместив его в чашке Петри с клетками желудочковых кардиомиоцитов крыс. В течение следующих восьми суток устройство было в состоянии контролировать электрическую активность клеток. Проблему короткого срока службы, по словам Либера, планируется решить с помощью субстрата с покрытием с высокой отражательной способностью.

Резекция миокарда предполагает удаление пораженной или поврежденной сердечной ткани. Для поддержания нормальной работы органа, а также отслеживания постоперационного состояния, на место изъятого биоматериала предлагается имплантировать специальное устройство. В более ранних экспериментах на его роль рассматривались каркасы из эпителиальных структур пациента, однако такой подход не позволяет осуществлять непрерывный контроль за восстановлением организма.