17 آوریل 2023 (اخبار نانوورک) Researchers led by Northwestern University and the University of Texas at Austin (UT) have developed the first cardiac implant made from گرافن, a two-dimensional super material with ultra-strong, lightweight and conductive properties.
Similar in appearance to a child’s temporary tattoo, the new graphene “tattoo” implant is thinner than a single strand of hair yet still functions like a classical pacemaker. But unlike current pacemakers and implanted defibrillators, which require hard, rigid materials that are mechanically incompatible with the body, the new device softly melds to the heart to simultaneously sense and treat irregular heartbeats. The implant is thin and flexible enough to conform to the heart’s delicate contours as well as stretchy and strong enough to withstand the dynamic motions of a beating heart.
After implanting the device into a rat model, the researchers demonstrated that the graphene tattoo could successfully sense irregular heart rhythms and then deliver electrical stimulation through a series of pulses without constraining or altering the heart’s natural motions. Even better: The technology also is optically transparent, allowing the researchers to use an external source of optical light to record and stimulate the heart through the device.
Illustration of the graphene tattoo on a human heart. (Image: Zexu Lin, Northwestern University)
The study published in the journal مواد پیشرفته (“Graphene biointerface for cardiac arrhythmia diagnosis and treatment”). It marks the thinnest known cardiac implant to date.
“One of the challenges for current pacemakers and defibrillators is that they are difficult to affix onto the surface of the heart,” said Northwestern’s Igor Efimov, the study’s senior author. “Defibrillator electrodes, for example, are essentially coils made of very thick wires. These wires are not flexible, and they break. Rigid interfaces with soft tissues, like the heart, can cause various complications. By contrast, our soft, flexible device is not only unobtrusive but also intimately and seamlessly conforms directly onto the heart to deliver more precise measurements.”
An experimental cardiologist, Efimov is a professor of biomedical engineering at Northwestern’s McCormick School of Engineering and professor of medicine at Northwestern University Feinberg School of Medicine. He co-led the study with Dmitry Kireev, a research associate at UT. Zexu Lin, a Ph.D. candidate in Efimov’s laboratory, is the paper’s first author.
Miracle material
Known as cardiac arrhythmias, heart rhythm disorders occur when the heart beats either too quickly or too slowly. While some cases of arrhythmia are not serious, many cases can lead to heart failure, stroke and even sudden death. In fact, complications related to arrythmia claim about 300,000 lives annually in the United States. Physicians commonly treat arrhythmia with implantable pacemakers and defibrillators that detect abnormal heartbeats and then correct rhythm with electrical stimulation. While these devices are lifesaving, their rigid nature may constrain the heart’s natural motions, injure soft tissues, cause temporary discomfort and induce complications, such as painful swelling, perforations, blood clots, infection and more. With these challenges in mind, Efimov and his team sought to develop a bio-compatible device ideal for conforming to soft, dynamic tissues. After reviewing multiple materials, the researchers settled on graphene, an atomically thin form of carbon. With its ultra-strong, lightweight structure and superior conductivity, graphene has potential for many applications in high-performance electronics, high-strength materials and energy devices. “For bio-compatibility reasons, graphene is particularly attractive,” Efimov said. “Carbon is the basis of life, so it’s a safe material that is already used in different clinical applications. It also is flexible and soft, which works well as an interface between electronics and a soft, mechanically active organ.” Graphene implant on tattoo paper. (Image: Ning Liu, University of Texas at Austin)Hitting a beating target
At UT, study co-authors Dimitry Kireev and Deji Akinwande were already developing graphene electronic tattoos (GETs) with sensing capabilities. Flexible and weightless, their team’s e-tattoos adhere to the skin to continuously monitor the body’s vital signs, including blood pressure and the electrical activity of the brain, heart and muscles. But, while the e-tattoos work well on the skin’s surface, Efimov’s team needed to investigate new methods to use these devices inside the body — directly onto the surface of the heart. “It’s a completely different application scheme,” Efimov said. “Skin is relatively dry and easily accessible. Obviously, the heart is inside the chest, so it’s difficult to access and in a wet environment.” The researchers developed an entirely new technique to encase the graphene tattoo and adhere it to the surface of a beating heart. First, they encapsulated the graphene inside a flexible, elastic silicone membrane — with a hole punched in it to give access to the interior graphene electrode. Then, they gently placed gold tape (with a thickness of 10 microns) onto the encapsulating layer to serve as an electrical interconnect between the graphene and the external electronics used to measure and stimulate the heart. Finally, they placed it onto the heart. The entire thickness of all layers together measures about 100 microns in total. The resulting device was stable for 60 days on an actively beating heart at body temperature, which is comparable to the duration of temporary pacemakers used as bridges to permanent pacemakers or rhythm management after surgery or other therapies.فرصت های نوری
Leveraging the device’s transparent nature, Efimov and his team performed optocardiography — using light to track and modulate heart rhythm — in the animal study. Not only does this offer a new way to diagnose and treat heart ailments, the approach also opens new possibilities for optogenetics, a method to control and monitor single cells with light. While electrical stimulation can correct a heart’s abnormal rhythm, optical stimulation is more precise. With light, researchers can track specific enzymes as well as interrogate specific heart, muscle or nerve cells. “We can essentially combine electrical and optical functions into one biointerface,” Efimov said. “Because graphene is optically transparent, we can actually read through it, which gives us a much higher density of readout.”- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62828.php
- :است
- 000
- 1
- 10
- 100
- 7
- 8
- 9
- a
- درباره ما
- دسترسی
- در دسترس
- فعال
- فعالانه
- فعالیت
- واقعا
- پایبند بودن
- پس از
- معرفی
- اجازه دادن
- قبلا
- و
- حیوان
- سالانه
- کاربرد
- برنامه های کاربردی
- روش
- هستند
- AS
- وابسته
- At
- جالب
- آستین
- نویسنده
- اساس
- بهتر
- میان
- بیومدیکال
- خون
- فشار خون
- بدن
- مغز
- شکستن
- پل
- by
- CAN
- نامزد
- قابلیت های
- کربن
- موارد
- علت
- سلول ها
- مرکز
- چالش ها
- ادعا
- بالینی
- ترکیب
- عموما
- قابل مقایسه
- به طور کامل
- رسانایی
- به طور مداوم
- کنتراست
- کنترل
- میتوانست
- جاری
- تاریخ
- روز
- مرگ
- ارائه
- نشان
- چگالی
- توسعه
- توسعه
- در حال توسعه
- دستگاه
- دستگاه ها
- تشخیص دادن
- مختلف
- مشکل
- مستقیما
- اختلالات
- خشک
- پویا
- به آسانی
- هر دو
- الکترونیکی
- الکترونیک
- بسته بندی شده
- انرژی
- مهندسی
- کافی
- تمام
- به طور کامل
- محیط
- اساسا
- حتی
- مثال
- خارجی
- شکست
- Feinberg
- سرانجام
- نام خانوادگی
- قابل انعطاف
- برای
- فرم
- از جانب
- توابع
- دادن
- می دهد
- طلا
- گرافن
- مو
- سخت
- آیا
- قلب
- نارسایی قلبی
- عملکرد بالا
- بالاتر
- سوراخ
- HTTPS
- انسان
- دلخواه
- تصویر
- in
- از جمله
- عفونت
- رابط
- رابط
- داخلی
- بررسی
- IT
- ITS
- روزنامه
- JPG
- شناخته شده
- لابراتوار
- لایه
- لایه
- رهبری
- رهبری
- بهره برداری
- زندگی
- سبک
- سبک وزن
- پسندیدن
- زندگی
- ساخته
- مدیریت
- بسیاری
- ماده
- مصالح
- ممکن است..
- اندازه
- اندازه گیری
- معیارهای
- پزشکی
- روش
- روش
- متوسط
- ذهن
- مدل
- مانیتور
- بیش
- حرکات
- چندگانه
- طبیعی
- طبیعت
- ضروری
- جدید
- دانشگاه نورث وسترن
- of
- ارائه
- on
- ONE
- باز می شود
- چشمی
- دیگر
- دردناک
- مقاله
- ویژه
- دائمي
- پی اچ پی
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- فرصت
- پتانسیل
- دقیق
- فشار
- معلم
- املاک
- منتشر شده
- به سرعت
- موش صحرایی
- خواندن
- دلایل
- رکورد
- مربوط
- نسبتا
- نیاز
- تحقیق
- محققان
- نتیجه
- بازبینی
- سفت و محکم
- امن
- سعید
- طرح
- مدرسه
- دانشکده فنی و مهندسی
- یکپارچه
- ارشد
- حس
- سلسله
- جدی
- خدمت
- مستقر
- نشانه ها
- سیلیکون
- مشابه
- به طور همزمان
- تنها
- پوست
- به آرامی
- So
- نرم
- برخی از
- منبع
- خاص
- پایدار
- ایالات
- هنوز
- قوی
- ساختار
- مهاجرت تحصیلی
- موفقیت
- چنین
- ناگهانی
- فوق العاده
- برتر
- سطح
- عمل جراحي
- تیم
- پیشرفته
- موقت
- وابسته به تکزاس
- که
- La
- شان
- اینها
- از طریق
- بافت
- به
- با هم
- هم
- جمع
- مسیر
- شفاف
- درمان
- رفتار
- رفتار می کند
- متحد
- ایالات متحده
- دانشگاه
- us
- استفاده کنید
- مختلف
- حیاتی
- مسیر..
- خوب
- که
- در حین
- با
- بدون
- مهاجرت کاری
- با این نسخهها کار
- زفیرنت
بیشتر از نانورک
الهام از گیاهان: باتری کاغذی فلزی هوا برای دستگاه های پوشیدنی
گره منبع: 2533839
تمبر زمان: آوریل 3، 2024
پوست الکترونیکی الهامگرفته از زیستی، قابلیتهای حسی انسان را تقلید کرده و تقویت میکند
گره منبع: 2244865
تمبر زمان: اوت 31، 2023
تکنیک جدید تصویربرداری اشعه ایکس برای مطالعه فازهای گذرا مواد کوانتومی
گره منبع: 1850118
تمبر زمان: دسامبر 22، 2022
محققان پرینت سه بعدی سریع با فلز مایع را نشان می دهند (به همراه ویدیو)
گره منبع: 2459877
تمبر زمان: ژان 26، 2024
مواد سلول خورشیدی می توانند به خودروهای خودران در تاریکی کمک کنند
گره منبع: 2303751
تمبر زمان: سپتامبر 28، 2023
جوهرهای پرینت سه بعدی پپتید می توانند پزشکی احیا کننده را پیش ببرند
گره منبع: 1947359
تمبر زمان: فوریه 8، 2023
هوش مصنوعی می تواند برنامه ریزان شهری و سیاست گذاران را از زوال شهرها آگاه کند
گره منبع: 2353333
تمبر زمان: اکتبر 28، 2023
سلول های پروسکایت کارآمد با یک لایه ضد انعکاس ساختار یافته
گره منبع: 2313519
تمبر زمان: اکتبر 6، 2023
یک رویکرد کوانتومی جدید برای حل ساختارهای الکترونیکی مواد پیچیده
گره منبع: 2051466
تمبر زمان: آوریل 7، 2023