Översikt över nanomaterialbaserade flexibla enheter för övervakning och behandling av dödsfall i hjärt-kärlsjukdomar. Kredit:Nano Research, Tsinghua University Press
Hjärt- och kärlsjukdomar är den vanligaste dödsorsaken över hela världen och ansvarar för cirka 17,9 miljoner (32 %) av alla dödsfall i världen varje år. Övervakning och behandling kan minska förekomsten av dödsfall, men hälsovårdsalternativen begränsas av styvheten och den biologiska inkompatibiliteten hos konventionella enheter, såsom blodtryckssensorer. Det kan finnas ett svar inom nanomaterial, enligt forskare från Peking University i Kina, även om mer forskning behövs innan praktisk tillämpning.
Teamet granskade det nuvarande tillståndet för nanomaterialbaserade flexibla övervaknings- och behandlingsenheter och rekommenderade nästa steg för att göra sådana enheter till en praktisk möjlighet. Deras artikel publicerades den 8 juni i Nano Research .
"Hjärt- och kärlsjukdomar är stora sjukdomar, med hög incidens, hög återfallsfrekvens och ett brett utbud av hälso- och livshotande komplikationer", säger huvudförfattaren Haixia Alice Zhang, professor vid National Key Laboratory of Science and Technology on Micro/Nano Tillverkning i Peking University's School of Integrated Circuits. "Förmågan att bättre övervaka och behandla sådana sjukdomar är av avgörande betydelse."
De unika egenskaperna hos nanomaterial gör dem till ett tilltalande alternativ för bärbara och implanterbara övervaknings- och behandlingsenheter, enligt Zhang.
"Nanomaterialbaserade enheter öppnar upp för nya möjligheter med sina utmärkta egenskaper, inklusive konduktivitet, mjukhet, töjbarhet och biokompatibilitet, som är nödvändiga för att säkerställa användarkomfort och exakt signalinsamling", säger Zhang, som också är knuten till Peking University's Academy for Advanced Interdisciplinary Studier. "Till exempel möjliggör mjuka och töjbara nanomaterial intimt konform kontakt mellan enheter och biologiska vävnader, vilket möjliggör noggrann övervakning utan att störa den mänskliga kroppens naturliga beteende."
Nanomaterial kan också göras biokompatibla för användning som implanterbara enheter, såsom hjärtnät, sa Zhang.
"Att använda bioresorberbara nanomaterial är en effektiv metod för att undvika ytterligare kirurgi efter kortvariga kardiovaskulära terapier," sade Zhang och förklarade att vissa nanomaterial kan användas för tillfällig behandling och deras förmåga att lösas upp skulle göra det möjligt för patienter att undvika operationer för borttagning av enheter och tillhörande risker, såsom infektioner.
Enligt Zhang, trots dessa senaste framsteg inom nanomaterialbaserade flexibla enheter, finns det fortfarande utmaningar att lösa för bred praktisk tillämpning. Ett sådant problem är en oönskad egenskap hos nanomaterial:självaggregering orsakad av starka interaktioner i materialen, vilket leder till ojämn spridning.
"Forskare arbetar för att ta itu med det här problemet, men det är fortfarande en lång väg kvar att gå för att uppnå repeterbar och stabil enhetlighet som kan kommersialiseras", sa Zhang.
De två andra stora områdena av oro, sade Zhang, är nanomaterialens långsiktiga biokompatibilitet och deras inkompatibilitet med konventionella halvledarprocesser, varav den senare begränsar storleken på nanomaterialbaserade enheter.
"Även om den kortsiktiga icke-toxiciteten hos många material har verifierats, förblir den långsiktiga biokompatibiliteten misstänkt," sa Zhang. "Och inkompatibilitet med konventionella halvledarprocesser blockerar ytterligare miniatyrisering, vilket är av stor betydelse för precisionsmedicin. Nanomaterialbaserade flexibla enheter har så många utmärkta egenskaper för att övervaka och behandla hjärt- och kärlsjukdomar, men det är fortfarande en lång väg kvar innan de kan användas används för praktiska tillämpningar."
Zhang och hennes team planerar att fortsätta forska efter nanomaterialbaserade flexibla enheter med målet att lösa de identifierade utmaningarna för att erbjuda bättre alternativ för vård av hjärt-kärlsjukdomar. + Utforska vidare
