La implantación de un desviador de flujo similar a un stent puede ofrecer una opción para el tratamiento menos invasivo de los aneurismas cerebrales protuberancias en los vasos sanguíneos, pero el procedimiento requiere un monitoreo frecuente mientras los vasos sanan. Ahora, un equipo de investigación de varias universidades ha demostradoprueba de concepto para un sensor altamente flexible y extensible que podría integrarse con el desviador de flujo para controlar la hemodinámica en un vaso sanguíneo sin costosos procedimientos de diagnóstico.
El sensor, que utiliza cambios de capacitancia para medir el flujo sanguíneo, podría reducir la necesidad de realizar pruebas para monitorear el flujo a través del desviador. Los investigadores, liderados por Georgia Tech, han demostrado que el sensor mide con precisión el flujo de fluido en los vasos sanguíneos de animales in vitroy estamos trabajando en el próximo desafío: operación inalámbrica que podría permitir pruebas in vivo.
La investigación se informó el 18 de julio en la revista ACS Nano y recibió el apoyo de múltiples subvenciones del Instituto de Electrónica y Nanotecnología de Georgia Tech, la Universidad de Pittsburgh y el Instituto de Ciencia de Materiales de Corea.
"El sistema de sensores nanoestructurados podría proporcionar ventajas para los pacientes, incluido un tratamiento de aneurismas menos invasivo y una capacidad de monitoreo activo", dijo Woon-Hong Yeo, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech y Wallace H.Departamento de Ingeniería Biomédica de Coulter: "El sistema integrado podría proporcionar una monitorización activa de la hemodinámica después de la cirugía, permitiendo al médico realizar un seguimiento con una medición cuantitativa de qué tan bien está funcionando el desviador de flujo en el tratamiento".
Los aneurismas cerebrales ocurren en hasta el cinco por ciento de la población, y cada aneurisma conlleva un riesgo del uno por ciento de ruptura por año, señaló Youngjae Chun, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh. La ruptura del aneurisma causarámuerte en hasta la mitad de los pacientes afectados.
La terapia endovascular con bobinas de platino para llenar el saco del aneurisma se ha convertido en el estándar de atención para la mayoría de los aneurismas, pero recientemente se ha desarrollado un nuevo enfoque endovascular, un desviador de flujo, para tratar los aneurismas cerebrales. La derivación del flujo implica la colocación de un stent porosoa través del cuello de un aneurisma para redirigir el flujo lejos del saco, generando coágulos de sangre locales dentro del saco.
"Hemos desarrollado un desviador de flujo hiperelástico altamente estirable que utiliza un nitinol de película delgada altamente porosa", explicó Chun. "Sin embargo, ninguno de los desviadores de flujo existentes proporciona monitoreo cuantitativo en tiempo real de la hemodinámica dentro del sacode aneurisma cerebral. A través de la colaboración con el grupo del Dr. Yeo en Georgia Tech, hemos desarrollado un sistema inteligente de desviación de flujo que puede monitorear activamente las alteraciones del flujo durante y después de la cirugía ".
La reparación de la arteria dañada lleva meses o incluso años, durante los cuales el desviador de flujo debe ser monitoreado usando tecnología de resonancia magnética y angiografía, lo cual es costoso e implica la inyección de un tinte magnético en el torrente sanguíneo. Yeo y sus colegas esperan que su sensor pueda proporcionarMonitoreo más simple en el consultorio de un médico utilizando una bobina inductiva inalámbrica para enviar energía electromagnética a través del sensor. Al medir cómo cambia la frecuencia de resonancia de la energía a medida que pasa a través del sensor, el sistema podría medir los cambios del flujo sanguíneo en el saco.
"Estamos tratando de desarrollar un dispositivo inalámbrico sin batería que sea extremadamente elástico y flexible que se pueda miniaturizar lo suficiente como para enrutarlo a través de los pequeños y complejos vasos sanguíneos del cerebro y luego desplegarlo sin dañarlo", dijo Yeo. "Es unes muy difícil insertar dicho sistema electrónico en los vasos sanguíneos estrechos y contorneados del cerebro ".
El sensor utiliza una micro-membrana hecha de dos capas de metal que rodean un material dieléctrico, y se envuelve alrededor del desviador de flujo. El dispositivo tiene solo unos cientos de nanómetros de espesor y se produce utilizando técnicas de impresión de transferencia de material y nanofabricación, encapsuladas en unmaterial elastomérico suave.
"La membrana es desviada por el flujo a través del desviador, y dependiendo de la fuerza del flujo, la diferencia de velocidad, la cantidad de desviación cambia", explicó Yeo. "Medimos la cantidad de desviación en función del cambio de capacitancia,porque la capacitancia es inversamente proporcional a la distancia entre dos capas de metal ".
Debido a que los vasos sanguíneos del cerebro son tan pequeños, los desviadores de flujo no pueden tener más de cinco a diez milímetros de largo y unos pocos milímetros de diámetro. Eso excluye el uso de sensores convencionales con circuitos electrónicos rígidos y voluminosos.
"Poner materiales y circuitos funcionales en algo de ese tamaño es prácticamente imposible en este momento", dijo Yeo. "Lo que estamos haciendo es muy desafiante en base a materiales convencionales y estrategias de diseño".
Los investigadores probaron tres materiales para sus sensores: oro, magnesio y la aleación de níquel-titanio conocida como nitinol. Todos se pueden usar de forma segura en el cuerpo, pero el magnesio ofrece el potencial de disolverse en el torrente sanguíneo después de que ya no sea necesario.
El sensor de prueba de principio se conectó a un cable guía en las pruebas in vitro, pero Yeo y sus colegas ahora están trabajando en una versión inalámbrica que podría implantarse en un modelo animal vivo. Mientras los sensores implantables se utilizan clínicamentepara controlar los vasos sanguíneos abdominales, la aplicación en el cerebro crea desafíos importantes.
"El sensor tiene que estar completamente comprimido para su colocación, por lo que debe ser capaz de estirarse 300 o 400 por ciento", dijo Yeo. "La estructura del sensor debe ser capaz de soportar ese tipo de manejo mientras se adapta y se dobla para adaptarsedentro del vaso sanguíneo "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por John Toon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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