Progrese recente în tehnicile de electrofilare transformă dispozitivele medicale implantabile și purtabile

Medicina de precizie reprezintă o nouă paradigmă în domeniul sănătății, axată pe diagnosticarea clinică și analiza informațiilor biologice ale pacienților, oferind diagnostic, prevenție și tratamente personalizate, adaptate variațiilor individuale genetice, de mediu și de stil de viață. Pentru realizarea acestui obiectiv, este esențială colectarea și analiza amănunțită a informațiilor biologice și fiziopatologice de la pacienți, precum și utilizarea datelor medicale instructive pentru terapii personalizate. Dispozitive avansate de sănătate, precum nano/microroboții medicali, biosenzorii purtabili/implantabili și organele pe cipuri, permit administrarea țintită a medicamentelor/celulelor, monitorizarea precisă a condițiilor fiziologice și evaluarea răspunsurilor pacienților la combinații farmaceutice personalizate.
Microroboții medicali sunt dispozitive funcționale care pot naviga în corpul uman, activate de stimulente externe precum câmpurile magnetice, sonice sau chimice, pentru a realiza tratamente microscopice. Acești „chirurgi minusculi” au contribuit la avansarea terapiilor țintite și a imaginisticii medicale. Totuși, fabricarea acestor dispozitive sofisticate necesită inovații în tehnici de inginerie.

Biosenzorii purtabili și implantabili sunt capabili să monitorizeze starea pacienților detectând modificările analiților țintă prin componente biologice, care sunt ulterior convertite în semnale măsurabile pentru citire în timp real. Acești senzori trebuie să fie extrem de sensibili, biocompatibili și flexibili, pentru a detecta schimbările fiziologice subtile.

Organele pe cipuri sunt dispozitive microfluidice care creează modele miniaturizate de țesuturi/organe umane, facilitând studiul interacțiunilor celulare sub condiții fiziologice relevante și oferind beneficii în explorarea tratamentelor personalizate.

Electrofilarea este o nanotehnologie utilizată pe larg pentru obținerea fibrelor continue din soluții de polimeri sau topituri într-un câmp electrostatic. Acest proces permite producerea de materiale și structuri funcționale diverse, cum ar fi nanofibrele și membranele poroase, folosite în produse biomedicale. Cu toate acestea, depunerea haotică a fibrelor și lipsa integrării multiplelor funcții limitează aplicabilitatea sa în medicina de precizie.

Eforturi inovatoare au fost realizate pentru a defini modelele fibrelor, a îmbogăți compoziția fibrelor, a realiza producția la scară largă și a încorpora molecule și celule vulnerabile, introducând astfel tehnici avansate de electrofilare. Prin valorificarea acestor avantaje, blocurile constructiv-avansate pot fi proiectate, fabricate și încorporate cu microroboți medicali, biosenzori și organe pe cipuri pentru a îmbunătăți performanțele și diversitatea funcțională a acestora în aplicații medicale de precizie.

Studiul publicat în jurnalul Cyborg Bionic Systems s-a concentrat pe tehnicile avansate de electrofilare care sunt categorisite în fabricarea compozitelor funcționale, structurilor orchestrate, construcțiilor vii și fabricarea de fibre în volum mare, discutând impactul lor asupra îmbunătățirii performanțelor dispozitivelor biomedicale, incluzând microroboții medicali, biosenzorii și organe pe cipuri, precum și provocările actuale alături de perspectivele viitoare.

sursa: News Medical
foto: American Chemical Society