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可溶解電路裝置 啟動醫界革命
 

【CTIMES/SmartAuto 巫姿惠 報導】   2013年05月31日 星期五

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2013年5月份,生物電子領域的科學家們在Advanced Materials發表一篇關於可溶解無線控制儲能電路的最新成果-主題是微型設備在完成治療的任務後自動溶解,目前此技術已進行到小白鼠實驗階段,未來可能的應用則包括刺激神經和骨骼生長、協助傷口癒合、遞送藥物與抗生素。

可在生物體內溶解的電子系統對醫療將產生重要意義 BigPic:600x385
可在生物體內溶解的電子系統對醫療將產生重要意義 BigPic:600x385

試著想像,一塊極微小的無線電路進入人體後,藉由外在的控制達到它的目的地,並開始釋放熱量消滅周圍的細菌,這樣的「熱療法」或許就是對付具抗藥性的病菌的最佳方法,在完成滅菌使命後,這個微型設備將會自行溶解,並經由人體的循環機制將它排出。伊利諾伊大學的機械工程師John Rogers表示,這些微型設備往往只負責一個階段性的任務,因此在任務完成之後,能自行溶解是最佳狀態。

2012年John Rogers曾發表水溶性矽材料電路的研究成果;2013年他與團隊開發出可植入大腦的微型led。最新的成果是,將無線控制電路固定在超薄的絲綢基質上,它能回應不同的頻率信號,電容、電感和電阻元件等部分採用水溶性的生物材料製成,並將奈米矽薄膜作為半導體;再以鎂、二氧化矽或氧化鎂作為絕緣部分。

而在整個無線控制電路中扮演重要角色的天線,則是由鑲在絲綢表面的鎂製成,功能是接收無線信號,並轉化為電能來驅動電路。為了驗證電路的運作方式,John與同事將鎂製天線與裝置LED的微型電路結合在一起,在距離6英尺遠的地方設定好無線發射器,微型裝置很成功地將15%的無線信號能量轉化為電力,讓LED燈閃爍,接著該電路被放置於去離子水中,也順利溶解完畢。

經實驗,一根500奈米、非常細緻的鎂製天線,在常溫的去離子水中只要2個小時即完全溶解;假如是比這大上六倍的鎂製天線,溶解也僅需要幾天時間。John Rogers工作團隊使用紅外線相機來觀察植入皮下組織的微型設備是否正常運作;也觀察到運作環境周圍的皮膚會略微升高攝氏幾度,不過目前的實驗階段尚未發現這種設備會引發炎症、纖維化病變或是其他的副作用。

Carnegie Mellon大學的Christopher Bettinger教授提到,可在生物體內溶解的電子系統對醫療將產生重要意義,而將無線電波作為能量的來源,就表示當設備植入得越深,所需要的天線尺寸就要越大。他認為能量的供給將會是生物溶解電子所面臨的主要問題。此外,學界也需要明確界定,這樣的工具究竟對哪一些疾病能發揮比傳統療法更大的優勢。

關鍵字: 可溶解電路 
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