個小到足以植入人腦血管的無線傳感器可以幫助臨床醫(yī)生評估動脈瘤的愈合情況 - 如果它們爆裂會導(dǎo)致死亡或嚴(yán)重傷害的凸起?？缮煺沟膫鞲衅髟跊]有電池的情況下操作，將纏繞在植入的支架或分流器周圍，以控制受動脈瘤影響的血管中的血流。

為了降低成本并加快制造速度，這種可延展傳感器的制造采用了氣溶膠噴射3D打印技術(shù)，以實現(xiàn)在彈性襯底上生長導(dǎo)電銀線。3D增材制造技術(shù)可以在一個步驟中完成生產(chǎn)非常小的電子功能器件，而無需在潔凈室中使用傳統(tǒng)多步驟光刻工藝。該器件被認(rèn)為是利用氣溶膠噴射3D打印的首個用于制造可植入且可延展無線監(jiān)測傳感系統(tǒng)的樣例。

佐治亞理工學(xué)院機械工程系（The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Tech）和佐治亞理工學(xué)院與埃默里大學(xué)合辦的生物醫(yī)學(xué)工程系（Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering at Georgia Tech and Emory University）的助理教授Woon-Hong Yeo認(rèn)為：“我們傳感器的精妙之處在于，它可無縫集成到臨床醫(yī)生已在使用的現(xiàn)有支架或血流分流器上來幫助治療動脈瘤。我們可以用它來測量流入動脈瘤囊的血液流量，以確定動脈瘤的愈合情況，并在血液流量發(fā)生變化時提醒醫(yī)生?！?/span>

    這項研究使用導(dǎo)管系統(tǒng)植入傳感器，該傳感器將利用信號的感應(yīng)耦合，實現(xiàn)對仿生腦動脈瘤血流動力學(xué)的無線探測。本研究于8月7日發(fā)表在Advanced Science雜志上。論文地址為：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901034。

目前，監(jiān)測腦動脈瘤需要使用可能具有有害副作用的造影劑重復(fù)進(jìn)行血管造影成像。由于成本和潛在的負(fù)面影響，必須限制使用成像技術(shù)的次數(shù)。然而，放置在血管中的這種傳感器可在不使用成像染料的情況下進(jìn)行更頻繁地評估。

“對于已經(jīng)做過手術(shù)的病人來說，我們將能在無需任何成像工具的情況下判斷動脈瘤是否堵塞，”Yeo說，“我們還可以精確地探測血液流量，最小可探測到每秒0.05米的微小變化?！?/span>

該六層結(jié)構(gòu)的傳感器由生物相容性的聚酰亞胺以及銀納米顆粒、電介質(zhì)和柔性聚合物封裝材料形成的兩層獨立的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)共同制成。傳感器將被纏繞在支架或分流器周圍，為了匹配血管，其直徑必須小于2或3毫米。

該傳感器包含一個用于從身體外部的另一個線圈接收電磁能量的線圈。血流經(jīng)過植入傳感器會改變其電容，從而改變經(jīng)過傳感器傳輸?shù)轿挥谏眢w外部的第三個線圈的信號。實驗中，Yeo和同事測量了植入一塊肉中6厘米深處的傳感器的電容變化，以模擬腦組織。

“實驗表明，血液流量與我們可測量的電容變化形成了很好的相關(guān)性，”Yeo說，“我們將傳感器制造的非常薄且可變形，因此它就可以對血液流量的微小變化做出反應(yīng)?！?/span>

氣溶膠噴射3D打印技術(shù)的使用，對于生產(chǎn)傳感器所必需的可延展且靈活的電子器件至關(guān)重要。該技術(shù)使用噴霧顆粒來創(chuàng)建圖形，因此可以打印比傳統(tǒng)噴墨打印更小的特征尺寸。

Yeo說：“我們可以控制打印速度、打印寬度以及噴射的材料量。可對每種材料的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，我們還可以使用粘度范圍更廣的材料。”

由于該傳感器可在無需昂貴的潔凈室設(shè)備的情況下一步完成制造，因此能夠以更低的成本完成大批量的器件生產(chǎn)。

動脈瘤傳感器下一階段將發(fā)展為可測量血管內(nèi)的血壓和流速。Yeo解釋說：“我們將能夠測量壓力對流量變化的影響。這將使該器件可用于如顱內(nèi)壓測量等其他應(yīng)用。”

Yeo的研究團隊還開發(fā)了一種柔性可穿戴健康監(jiān)測器，能夠提供心電圖（ECG）和其他信息。他說，監(jiān)測技術(shù)的成功證明了基于納米材料、可延展結(jié)構(gòu)以及機器學(xué)習(xí)算法的智能無線連接柔性電子技術(shù)的巨大潛力。

    Yeo最后補充道：“我們很高興看到人們目前認(rèn)識到了這項技術(shù)的潛力，未來會有很多機會將這種傳感機制整合到可植入人體的各種超薄薄膜中?！?/span>