Корреспондент EE Times Билл Швайбер (Bill Schweber) пообщался о МЭМС-устройствах для биомедицины с Джеффри Т. Боренштейном (Dr. Jeffrey T. Borenstein) на Всемирной конференции TechConnect World Conference & Expo, прошедшей в Бостоне 13–16 июня 2011.

Большинство из нас привыкло ассоциировать МЭМС-устройства преимущественно сенсорами. И в этом есть смысл – таков основной рынок микроэлектромеханики: приводы автомобильных подушек безопасности, датчики давления, акселерометры и гироскопы. Но есть много других интересных приложений для MEMS-технологий, как я узнал в разговоре с доктором Джеффри Т. Боренштейном (Dr. Jeffrey T. Borenstein), заслуженным членом технического персонала и директором Центра биомедицинской инженерии в Draper Laboratory (Cambridge, Mass), на Всемирной конференции TechConnect World Conference & Expo в Бостоне.

В Draper Laboratory сейчас проводится изучение MEMS технологии как основы для многих не-сенсорных применений, в том числе для производства крупных устройств, а также маленьких, очень сложных приводов для использования их в биомедицине.

источник: listverse.com

Например, в одном из проектов на тонкой кремниевой пластине-подложке вытравливаются крошечные каналы, и она используется как образец для производства. Такой образец нужен для создания множества копий, которые затем соединяются в слои. В результате получается искусственный орган, который можно будет применять в качестве дополнения или даже полной замены человеческой печени, поскольку кровь будет проходить через многочисленные каналы. Аналогичное устройство может применяться для лечения пациентов, которым необходим еженедельный (как правило, 2–3 раза в неделю) диализ почек.

Замечание для тех, кто думает, что «чем меньше, тем лучше», когда речь идет о геометрии биомедицинского устройства: Доктор Боренштейн утверждает, что его размеры устройства в среднем должны быть порядка 10 микрон, так как клетки крови имеют диаметр около 5 мкм, что на три порядка больше, чем самые современные микросхемы, которые уже сейчас можно производить в наномасштабе.

В настоящее время есть также интересные разработки в области доставки лекарств с помощью микромеханических приводов. Сейчас препарат должен быть доставлен либо в виде инъекций, либо принимаемых внутрь таблеток, что часто приводит к неизбежному сопутствующему негативному влиянию на другие части организма. Кроме того, у пациента могут возникнуть проблемы с соблюдением графика приема медикаментов, поэтому зачастую трудно добиться концентрации препарата в нужной части организма в правильной дозировке и в определенное время.

Например, доказано, что при помощи специального медикамента можно вызвать регенерацию частотно-настроенных волосковых клеток во внутреннем ухе, которые реагируют на вибрации звука и преобразуют звуковую энергию в нервные сигналы. Доктор Боренштейн отмечает, что ведутся разработки жидкостного поршневого двухтактного МЭМС-насоса, который будет периодически впрыскивать дозу лекарства в область внутреннего уха. Идея заключается в том, что такие периодические впрыскивания препарата гораздо более эффективны, чем медленное и долговременное применение, поскольку они менее навязчивы, и это значит, что препарат будет меньше подвержен отторжению, например, в ЖКТ, где белки атакуют молекулы лекарства, принимая их за инородное тело.

Однако не стоит надеяться увидеть эти разработки в жизни слишком скоро. На пути внедрения есть трудности, и не только физиологические. Уже есть варианты питания таких устройств: батареи или беспроводные зарядные устройства, но заправка имплантированных контейнеров лекарством – пока не решенная проблема. Исследователи из Draper Laboratory работают с ведущим центром Massachusetts Eye and Ear Infirmary в области тестирования своих разработок. Пока у ученых есть только предварительные данные испытаний на животных, так что пройдет еще несколько лет, прежде чем наука будет иметь такие же данные об испытаниях на человеке.