新研究引入了自动智能植入物来监测脊柱融合愈合
脊柱融合 - 将两个椎骨融合在一起 - 可以治疗多种脊柱疾病。通常，外科医生会使用笼子在椎骨之间提供支撑。但是，如果这些笼子可以以不止一种方式支持脊柱的康复呢？
匹兹堡斯旺森大学工程学院的研究人员正在创建特定于患者的3D打印的智能超材料植入物，将其作为监测脊柱愈合的传感器倍增。详细说明他们作品的论文最近发表在《高级功能材料》杂志上。
“智能植入物可以提供实时的生物反馈，并提供许多治疗和诊断益处，”民事助理教授Amir Alavi说环境工程，他的Ismart实验室领导了这项研究。“但是将笨重的电路或功率源集成到植入物的小区域非常具有挑战性。解决方案是将植入物基质用作主动的感应和能量收集介质。这就是我们一直集中在的地方。”
智能结构监测和响应测试（ISMART）实验室已经开发了一类新的多功能机械超材料，它们充当其自身传感器，记录和传达有关其结构压力和压力的重要信息。所谓的“ meta-Tribomaterials”又称自我意识的超材料，产生自己的力量，可用于广泛的感应和监测应用。
该材料的设计使得在压力下，接触电源发生在其导电和介电微层之间，形成一个电荷传达有关材料矩阵状况的信息。此外，它自然继承了标准超材料的出色机械可调性。使用其内置的托工纳米生成器机制生成的电源消除了对单独电源的需求，并且微小的芯片记录有关笼子压力的数据，这是愈合的重要指标。然后可以使用便携式超声扫描仪无创读取数据。
拟议的笼子不仅在其传感能力方面是独一无二的，而且还由一种高度可调的材料制成，可以根据患者的需求进行定制。
“脊柱融合笼正在广泛使用脊柱融合手术，但通常由钛或窥视聚合物材料（一种半晶，高性能工程热塑性塑料）制成，具有某些机械性能。植入物可以根据患者的特定解剖结构在手术前的特定解剖结构进行3D打印，从而使其更加自然。”
该团队已成功地测试了人类尸体的设备，并希望接下来继续使用动物模型。因为材料本身是可调且可扩展的，所以智能传感器设计可以适应其他许多医疗应用将来，例如用于膝盖或髋关节置换术的心血管支架或组件。
“这是首个注入这利用了纳米发育仪和超材料的进步，以将多功能性建立到医疗植入物的结构中，” Alavi说。技术进步将在植入设备的未来中发挥重要作用。”
该论文是“特定于患者的自供电的超材料植入物，用于检测骨骼愈合的进度”，发表在高级功能材料。
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