可生物降解的微型電路：在體內釋放止痛藥

背景

安裝矯形義肢的病人通常會在術後經歷一段時間的劇烈疼痛。為了控制疼痛，外科醫生會在手術期間向病人身體組織注入止痛藥。當止痛藥的藥力在一兩天之後消失時，病人會通過放置在脊柱附近的導管接受嗎啡。然而，導管並不是特別舒適，而且藥物會擴散至全身，影響所有器官。

創新

瑞士洛桑聯邦理工學院微系統實驗室的研究人員正在研究一種可生物降解的植入物，它將在幾天內按需釋放局部麻醉劑。這種植入物不僅可以減少病人的術後不適感，並且無需進一步的手術移除。他們開發了一種由鎂製成的可生物降解的微型電子電路，這種電路可以從體外進行無線加熱。

一旦集成到最終設備中，電路將可以在幾天內在特定位置釋放受控劑量的麻醉劑。之後，植入物將可以在體內安全降解。這項研究已經發表在《先進功能材料（Advanced Functional Materials）》期刊上。

技術

該電子電路是一種呈小螺旋狀的諧振電路，只有幾微米的厚度。當暴露在交變電磁場中時，這種螺旋型諧振器會生成電流，電流會製造熱量。

研究人員的最終目標是將諧振器與止痛藥填充的膠囊配對，然後在手術期間將它們植入到組織中。當從體外發送的電磁場熔化掉膠囊膜時，膠囊內填充的藥物就會釋放出來。

這項研究的領導作者、博士生 Matthieu Rüegg 表示：“我們正處於項目的關鍵階段，因為我們現在可以製造出工作在不同波長下的諧振器。這意味著，我們可以通過選擇不同的頻率，單獨地釋放膠囊中的藥物。”加熱和釋放的過程應該不用一秒鐘。

研究人員們必須在製造生物可降解的諧振器時發揮創造力。Rüegg 表示：“我們可以立即排除了任何涉及與水接觸的製造工藝，因為鎂在幾秒鐘之內就會溶解掉。”他們最終通過將鎂沉積到基底上，然後用離子噴淋來製造塑造鎂。他補充道：“這使我們在設計階段具有更大的靈活性。”他們最終能夠創造出世界上最小的鎂諧振器：厚度為兩微米，直徑為三毫米。

團隊的發明還沒有為手術室中的應用做好準備。Ruegg 總結道：“我們仍然需要努力將諧振器集成到最終設備中，並表明它可以在體外和體內釋放藥物。”

關鍵字

諧振器、植入物、電磁場

參考資料

【1】Matthieu Rüegg, Remo Blum, Giovanni Boero, Juergen Brugger.Biodegradable Frequency‐Selective Magnesium Radio‐Frequency Microresonators for Transient Biomedical Implants. Advanced Functional Materials, 2019; 1903051 DOI: 10.1002/adfm.201903051

【2】https://actu.epfl.ch/news/tiny-biodegradable-circuits-for-releasing-painkill/