一种可生物吸收的传感器。(图片来源：J. Rogers，伊利诺伊大学) 这是一个很大的“如果”。如果能设计一种可植入的医疗设备，它既耐用、可靠、精确，又能在使用完毕后溶解成完全无害的物质呢？这两个概念有点不兼容，但 John Rogers 和他的团队接受了将它们结合在一起的挑战。Rogers 是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学、工程和生物工程学教授，他设计了一种新型电子传感器，用于在脑损伤或手术后收集关键健康数据，并在不再需要时完全溶解在脑脊液中。Rogers 表示，将“如果”变成“现实”需要“完全不同种类的材料，不仅要生物相容，还要可生物降解，并且最终产物也要生物相容”。Rogers 说：“我感兴趣的是如何通过工程技术来解决人类健康问题。你可以将其视为先进的可穿戴设备，也可以是植入体内的设备。”
坚固而脆弱
到目前为止，医疗植入物要么是永久性的——比如起搏器——要么是在设备任务结束后需要手术取出。“这会给患者带来很多风险，”Rogers 说。“我们的想法是，如果你能用可生物降解的材料制造高性能、运行稳定且能在相关时间内工作的电子设备，然后这些设备就能自然溶解并酶解消失，那么你就永远不需要把它们取出来。” Rogers 和他的同事们花了几年时间开发这些传感器，本周，该团队的研究结果在线发表在《自然》杂志上。他们测试了硅基脑温度和压力传感器的性能，这些传感器在几周内完全溶解。可溶性导线将传感器连接到外部数据传输设备。
传感器示意图。(图片来源：Julie McMahon) 概念验证研究——以大鼠为对象——发现这些设备的性能与目前使用的不可溶性设备相当。Rogers 的团队报告称，传感器能够持续稳定运行三天，这对于监测创伤性脑损伤来说是一个临床相关的时间段。在 Rogers 和他的团队经历了漫长的试错过程后，这是一个重要的里程碑。Rogers 说：“你试图创造一种技术，它能以强大、高性能的方式运行，不会像今天的工具那样损失任何精度或准确性，但完全由能在水和生物体液中溶解的材料构成。这是一组内在冲突的要求。它需要溶解，但在此期间不能溶解。”
漫长的道路
他说，这是一个“真正的材料挑战”，他们就是从这里开始的。他们关于水溶性部件的第一篇论文发表于 2012 年，并且他们一直在“持续努力构建材料选择库”，以便在构建大脑监测设备时使用。最终，他们为设备的每个部分找到了多种选择，从基板到半导体，再到金属和外壳。
传感器在不再需要时会完全溶解。(图片来源：J. Rogers，伊利诺伊大学) Rogers 说：“其中包含着哪种材料可能最有效的科学依据。我们进行了许多许多组合，并运用科学洞察力进行筛选。”在成功通过此次测试后，他们正着眼于下一步，希望将这项技术应用于人类，以感知内部状况（如本研究所示），或直接将药物输送到需要的地方。Rogers 说：“最终目标是创造一种真正对人类健康产生影响的技术。我们正处于这个过程的初期。”
