这种自动植入的装置加速了骨骼的愈合,然后消失而没有痕迹

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美国四分卫亚伦·罗杰斯(Aaron Rodgers)在2017年对阵明尼苏达维京人队的比赛中摔倒并摔断了右锁骨。通常,锁骨恢复大约需要12周左右。但是,绿湾的球迷们期望球员很快能够真正康复,并帮助球队赢得另一个赛季。

亚伦的球迷不仅预料到他的快速康复,而且威斯康星大学 - 麦迪逊分校的材料科学与工程学教授Xudong Wang也很有希望。据说这位教授是设计薄,动力的医疗设备的专家。

王说:“我开始想知道我们是否可以提供一种新的解决方案,使运动员比以往任何时候都更快地回到场地。”

利用电力可以帮助加快骨骼愈合的速度,但是在这种方法中从未处理过“打击”骨折,因为它需要手术植入物并去除由外部来源供电的电极。

电仿真是骨骼愈合过程中相对方便且有益的选择,可以帮助全球患者。但是,王的最新发明当时并没有使2017年包装工受益,但它可能会在将来对其他人有所帮助。

该设备是自动的,柔性的和可生物吸收的,因此,一旦将其植入人体,它就会立即溶解。

Wang教授与UW -Madison放射学和医学物理学教授Weibo Cai教授在美国国家科学院的杂志论文集中解释了该设备的机制。

骨是一种压电材料,这意味着将其放置在应变下时会产生一点点的电力。这些电力的震动会促进骨骼生长和愈合因子,这就是为什么静电是有益的治疗方法的原因。

根据王的说法,最终解决方案是直接刺激骨骼,因为已经可用的外部刺激器可以间接加快愈合过程。但是,人体内部设备的植入需要很多要求。

他说:“理想的案例是让设备自我生成,这是在此之前不存在的。”

新的断裂电刺激装置(FED)是使用摩尔电离纳米生成器(一种带有微结构外部的薄膜设备,可将微小运动产生的机械能转换为电力的薄膜设备。该团队用一对电极连接了纳米生成器,以将电场分配到骨骼上。这些超薄的可生物降解成分建立在聚(乳酸 - 乙醇酸)底物(一种常用FDA批准的生物相容性聚合物)上。

初始测试证明,该设备的轻微移动产生了约4伏的电刺激,它可以维持六周以上。

研究人员对大鼠进行了测试。用该装置测试的动物在大约六周内从胫骨骨折中完全回收,比对照组中的动物快。治疗后,设备溶解在大鼠的身体中,没有任何故障。此外,他们的骨头表现出健康恢复的力量和迹象。

但是,Wang仍然不确定刺激器通过修改可生物可吸收材料涂层的特性,刺激器将在体内持续多长时间。

王进一步需要根据人体需求修改设备,以便有效地工作。

“Typically, when someone has a broken bone, they need to restrict their movement, the way a rat move provides constant stimulation for the device, but for a broken bone in a human that can’t be moved, that’s an issue,” says Wang.

但是,人体提供无限的运动来源,可以为断裂装置供电,只要骨折的骨头保持稳定。王说:“我们可能需要该设备来响应其他类型的内部机械资源,例如血压的变化。”

他说:“解决从动物到人类的发展将非常有趣和有影响力。”

CAI期待继续为此致力。

“过去十年来,我们一直在持续的合作非常有生产力和高度协同作用,” CAI说,他与Wang合作创建了一种绷带,该绷带与类似的原则和可植入的减肥装置一起工作,以及其他项目。“王组设计并制造了许多有趣的设备,我们的小组可以在各种小型动物模型中测试那些在体内的设备,以进行随后的大型动物研究和潜在的临床翻译。”

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