可拉伸的无线传感器可以监测脑动脉瘤的愈合

小到可以植入人体脑血管的无线传感器可以帮助临床医生评估动脉瘤凸起的愈合情况，如果这些凸起破裂，可能会导致死亡或严重伤害。可伸展的传感器在没有电池的情况下工作，并将被包裹在植入的支架或分流器周围，以控制受动脉瘤影响的血管中的血流。

为了降低成本和加快制造速度，可拉伸传感器的制造使用气溶胶喷射三维印刷在弹性体基底上产生导电银迹线。三维添加制造技术允许在一个步骤中生产非常小的电子特征，而无需在洁净室中使用传统的多步骤光刻工艺。该设备被认为是气溶胶喷射三维打印的第一个示范，以生产一种可植入和可拉伸的无线监测传感系统。

佐治亚理工学院乔治w伍德拉夫机械工程学院助理教授Yeo Woon-Hong说：“我们的传感器的优势在于，它可以无缝集成到临床医生用于治疗动脉瘤的现有医疗支架或分流器中。佐治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系。“我们可以用它来测量进入动脉瘤囊的血流量，以确定动脉瘤的愈合程度，并在血流发生变化时提醒医生。”

随着导管系统的插入，传感器将使用信号的感应耦合来允许仿生脑动脉瘤血流动力学的无线检测。这项研究发表在8月7日的《高级科学》杂志上。

现在，监测脑动脉瘤的进展需要使用可能有有害副作用的造影材料进行重复血管造影成像。由于成本和潜在的负面影响，成像技术的使用必须受到限制。然而，放置在血管中的传感器可以在不使用成像染料的情况下进行更频繁的评估。

Yeo说：“对于已经完成手术的患者，我们可以在不使用任何影像工具的情况下判断动脉瘤是否应该闭塞。“我们将能够精确测量血流量，以检测每秒0.05米的变化。”

六层传感器由生物相容性聚酰亚胺制成，两个独立的网格图案层由银纳米粒子、电介质和软聚合物封装材料制成。传感器将围绕支架或分流器，直径必须小于两到三毫米，以适合包裹血液的血管。

包括用于拾取从位于体外的另一线圈传输的电磁能量的线圈。流经植入传感器的血液会改变其电容，从而改变通过传感器到达位于体外的第三线圈的信号。在实验室里，Yeo和他的合作者测量了距离传感器6厘米处的电容变化，传感器植入了肉来模拟大脑组织。

Yeo说：“流速与我们可以测量的电容变化非常相关。“我们已经将传感器做得非常薄且可变形，因此它可以响应血流的微小变化。”

气溶胶喷射三维打印技术对于生产用于传感器的可拉伸和柔性电子设备至关重要。这项技术使用喷雾气溶胶粒子来创建图案，允许比传统喷墨打印更窄的特征尺寸。

Yeo说：“我们可以控制印刷速度、印刷宽度和喷涂材料的数量。"参数可以针对每种材料进行优化，我们可以使用粘度较大的材料."

因为传感器可以在没有昂贵的洁净室设施的情况下一步制造，所以它可以以较低的成本以较高的体积制造。

动脉瘤传感器的下一阶段将能够测量血管中的血压和流速。Yeo解释说：“我们将能够测量压力对流量变化的影响。"这将使该设备能够用于其他应用，如颅内压测量."

Yeo的研究团队还开发了一种灵活的可穿戴健康监护仪，可以提供心电图和其他信息。他说，监控技术的成功证明了基于纳米材料、拉伸力学和机器学习算法的智能，以及连接无线软电子的潜力。

“我们很高兴人们现在意识到这项技术的潜力，”Yeo补充说。“有很多机会可以将这种传感机制整合到可以植入体内的超薄薄膜中。”