(Phys.org) — Små implantat för att övervaka kroppsfunktioner eller för att tillhandahålla insulin eller något annat läkemedel baserat på omedelbart behov skulle vara ett framsteg inom personlig medicin, men ett problem med implantat är det mänskliga immunsystemets tendens att känna igen enheten som en inkräktare och kapsla in den, hindrar enheten från att göra sitt jobb.

Dr. Carmen Scholz vid University of Alabama i Huntsville (UAH) har arbetat med den skräddarsydda syntesen av biokompatibla polymerer som kan täcka sensorer som sedan implanteras i kroppen för att dölja dem från immunsystemet, kallas ofta för en smygkaraktär.

"Vår forskning handlar om allt som du kan sätta på en enhet så att kroppen inte kan känna av det, " sa Dr Scholz. "Du måste göra det så att kroppen inte ens ser det."

Ny forskning där hon var involverad bevisade in vitro-stabiliteten och icke-toxiciteten hos tunna lager av anpassade blocksampolymerer som täckte små sensorer, som producerades av en samarbetsgrupp vid tekniska universitetet i Dresden, Tyskland. Efter ytterligare tester, de belagda sensorerna kan implanteras i patienter för att känna av deras blodsocker, koldioxid och serum pH-nivåer. Beläggningen använder ett flerskiktskoncept som inkluderar ett hermetiskt tätningsskikt, en kemiskt inert innersta diffusionsbarriär för joner och fuktighet, och ett ytskikt av amfifila segmentsampolymerer.

UAH Kemiprofessor Dr Carmen Scholz med doktorand Samuel Nkrumah-Agyeefi och junior Brittany Black i ett labb på Materials Science Building.

Implanterad i en patient under huden, belagda sensordata kan övervakas trådlöst för att styra en insulinpump eller övervaka kroppsfunktioner för att ge bättre information till läkaren som behandlar en patient med andningsproblem. Eftersom beläggningarna gör implantaten osynliga för immunsystemet, kroppen reagerar inte på dem som en inkräktare och låter dem fungera.

Det senaste arbetet är en utlöpare av Dr Scholz' engagemang i att utveckla biokompatibla beläggningar för Boston Retinal Implant Project, grundades på 1980-talet och stöddes av Veterans Administration. Projektet har varit framgångsrikt i att utveckla medicinsk utrustning för att återställa en viss grad av syn till patienter som har blivit blinda av retinitis pigmentosa eller åldersrelaterad makuladegeneration.

I det arbetet, biokompatibla beläggningar behövdes för att anpassa retinala enheter så att de inte skulle kasseras medan de användes för att leverera elektriska signaler till hjärnan och återställa synen.

"Jag kan göra beläggningar för alla typer av implantat, " sa Dr Scholz. "Det är vår expertis, göra dessa typer av beläggningar. Vi kan skräddarsy dem." Men applikationerna för beläggningarna stannar inte vid sensorer och enheter.

"Vi kan göra beläggningar och 'dekorera' dem med leveranssystem för olika läkemedel, " sa hon. "Läkare har berättat för mig att deras största utmaning med att implantera enheter är traumat i samband med operation, som orsakar svullnad. Svullnad hindrar läkning. Att ladda leveranssystemen med läkemedel som minskar svullnad kan vara ett sätt att påskynda läkningen. Dessa beläggningar skulle inte bara göra enheten osynlig för kroppen, de kan också användas för att hjälpa till med återhämtningsprocessen.

"Alla dessa polymerer, på grund av deras kemiska natur, lämpar sig för läkemedelstillförselsystem, "Sa Dr. Scholz. "Allt detta är verkligen en snygg kemi."

Dr. Scholz teknik är unik eftersom den inte använder några tungmetaller för att katalysera polymerisationerna. Det skiljer den från andra forskare, som arbetar på liknande polymersystem men ofta använder tungmetaller och sedan måste ta bort dem under processen.

"Jag hävdar att om jag inte lägger in det, " Hon sa, "Jag behöver inte oroa mig för att få ut den igen."

Ytterligare framsteg i arbetet vid UAH är beroende av att hitta finansiering för forskningen. "Idéerna finns där och vi har idéernas bevis på idéerna, men vi behöver finansieringen, " sa Dr Scholz. "Jag kan ta fram kemin åt dig och visa dig hur det kan göras, men allt det kostar pengar."