阿拉巴马州亨茨维尔——微型植入物用于监测身体功能或提供胰岛素或任何其他基于即时需要的药物,这将是个性化医疗的进步,但植入物固有的一个问题是,人类免疫系统倾向于将该设备识别为入侵者并将其封装,从而阻止该设备发挥其作用。

阿拉巴马大学亨茨维尔分校(UAH)的卡门·肖尔兹博士一直致力于生物相容性聚合物的定制合成,这种聚合物可以包裹在传感器上,然后被植入人体,使它们不受免疫系统的影响,通常被称为隐身特性。

肖尔茨说:“我们的研究是关于任何可以放在设备上,让身体感觉不到的东西。”“你必须让身体看不见它。”

她最近参与的一项研究证明,覆盖在微型传感器上的定制嵌段共聚物薄层具有体外稳定性和无毒性,该研究由德国德累斯顿理工大学的一个合作小组生产。经过进一步的测试,这种涂层传感器可以被植入患者体内,以检测他们的血糖、二氧化碳和血清pH值。该涂层采用了多层概念,包括一个密封密封层,离子和湿度的化学惰性扩散屏障,以及两亲嵌段共聚物的表面层。

将涂层传感器植入患者皮下,可以无线监测传感器数据,以控制胰岛素泵或监测身体功能,为治疗呼吸系统疾病的医生提供更多信息。由于涂层使植入物对免疫系统不可见,身体不会将它们作为入侵者而做出反应,并允许它们发挥作用。(“用于医疗诊断的基于水凝胶的智能生化微传感器阵列”;M. Guenther、G. Gerlach、T. Wallmersperger、M.N. Avula、S.H. Cho、X. Xie、B.V. Devener、F. Solzbacher、P. Tathireddy、j . j Magda、C. Scholz、R. Obeid、T. Armstrong;科学技术进展,Vol. 85 (2013) pp 47-52

最近的工作是Scholz参与开发波士顿视网膜植入项目的生物兼容涂层的一个分支,该项目成立于20世纪80年代,由退伍军人管理局支持。该项目已成功开发出医疗设备,使因色素性视网膜炎或老年性黄斑变性而失明的患者恢复一定程度的视力。

在这项工作中,需要生物兼容涂层来适应视网膜设备,以便它们在被用于向大脑传输电信号并恢复视力时不会被排斥。

“我可以为各种植入物制作涂层,”肖尔茨说。“这是我们制造这种涂料的专业知识。我们可以定制。”但这种涂层的应用并不局限于传感器和设备。

她说:“我们可以制作涂层,并用各种药物的输送系统‘装饰’它们。”“医生们告诉我,植入设备的最大挑战是与手术相关的创伤,这会导致肿胀。肿胀妨碍愈合。在输送系统中加载消肿药物可能是加速愈合的一种方法。这些涂层不仅可以让身体看不见设备,还可以帮助恢复过程。

Scholz说:“所有这些聚合物,由于它们的化学性质,使自己适合于药物输送系统。”“所有这一切都是一种巧妙的化学反应。”

Scholz的技术是独特的,因为它不使用重金属催化聚合。这使它与其他研究人员不同,其他研究人员从事类似的聚合物体系,但经常使用重金属,然后必须在处理过程中去除它们。“我坚持认为,如果我不把它放进去,”她说,“我就不用担心把它拿出来了。”