據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，康涅狄格大學(xué)（University of Connecticut）的研究人員在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）期刊上發(fā)表論文稱，一種可降解壓力傳感器有望幫助膝關(guān)節(jié)損傷患者在鍛煉的同時(shí)加速康復(fù)。膝關(guān)節(jié)之所以能承受巨大的沖擊與壓力，全靠起緩沖作用的軟骨；然而，如果缺乏足夠的活動(dòng)與鍛煉，膝關(guān)節(jié)會(huì)變得僵硬，血液循環(huán)也會(huì)變差。軟骨可能因此退化或撕裂，從而加重原有的損傷。因此，膝關(guān)節(jié)損傷患者必須進(jìn)行活動(dòng)以促進(jìn)康復(fù)，但難點(diǎn)在于如何把握“度”——即如何判斷運(yùn)動(dòng)量是否過(guò)大。
為了解決上述問(wèn)題，康涅狄格大學(xué)教授Thanh Nguyen帶領(lǐng)博士生Jinyoung Park及其他研究人員，開(kāi)發(fā)出一種可植入膝關(guān)節(jié)內(nèi)部的壓力傳感器；該傳感器在完成使命后，可在人體內(nèi)無(wú)害降解。
植入式可降解壓力傳感器
“負(fù)荷過(guò)大會(huì)破壞軟骨；但如果不活動(dòng)、不鍛煉——不跑步、不走路、不跳躍——關(guān)節(jié)就會(huì)變得僵硬，流向關(guān)節(jié)的血液也會(huì)減少。”Nguyen教授說(shuō)道，“我的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出的這款壓力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)節(jié)承受的力度?！?/span>
Nguyen實(shí)驗(yàn)室利用聚左旋乳酸（PLLA）制造了這種壓力傳感器；PLLA 是一種聚合物，可無(wú)害降解為乳酸、二氧化碳和水。若制造工藝得當(dāng)，該材料還具備壓電特性，即在受到彎曲或按壓時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電荷。
與傳統(tǒng)的壓力傳感器不同，這種基于PLLA的壓力傳感器僅配備單個(gè)電極，能夠在降解前的較長(zhǎng)使用期內(nèi)（約兩個(gè)月）持續(xù)產(chǎn)生電荷。電荷量的大小取決于傳感器彎曲的程度。當(dāng)佩戴者進(jìn)行跑步、行走或跳躍等動(dòng)作時(shí)，身體活動(dòng)會(huì)使傳感器發(fā)生彎曲并產(chǎn)生電荷；隨后，傳感器會(huì)將電荷量數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至能夠記錄并顯示這些數(shù)據(jù)的設(shè)備。
盡管研究人員在實(shí)驗(yàn)中使用了兔子作為對(duì)象，但該壓力傳感器在人體或其它大型動(dòng)物的膝關(guān)節(jié)處應(yīng)能發(fā)揮同樣的作用。例如，接受過(guò)膝關(guān)節(jié)重建手術(shù)的頂尖運(yùn)動(dòng)員可植入該傳感器，以監(jiān)測(cè)術(shù)后早期的康復(fù)情況，從而避免做出可能導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)并使關(guān)節(jié)負(fù)荷過(guò)重的動(dòng)作。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員康復(fù)且不再需要該傳感器時(shí)，它便會(huì)開(kāi)始發(fā)生生物降解。研究人員認(rèn)為，該壓力傳感器也可應(yīng)用于獸醫(yī)領(lǐng)域，例如用于賽馬的監(jiān)測(cè)。
論文信息：
DOI: 10.1126/sciadv.aec8210
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