Biohajoavat älyimplantit voivat varoittaa komplikaatioista ja poistua sitten kehosta luonnollisesti

Biohajoavia ortopedisiä implantteja, kuten Tampereella kehitettyjä polymeeriruuveja, on käytetty jo vuosikymmeniä muun muassa luiden korjauksessa. Biohajoavien antureiden sisällyttäminen näihin implantteihin mahdollistaisi paranemisen väliaikaisen tarkkailun ilman implantin kallista ja kivuliasta poistoleikkausta.

— Antureissa eristävinä materiaaleina voidaan käyttää vaikkapa kehossa liukenevaa bioaktiivista lasia tai biohajoavia muoveja, kun taas sähköä johtavat rakenteet voidaan valmistaa esimerkiksi magnesiumista tai sinkistä, Palmroth kertoo.

— Monet näistä materiaaleista ovat kuitenkin herkkiä vedelle, lämmölle ja kemikaaleille, joita hyödynnetään vastaavien ei-hajoavien laitteiden valmistuksessa. Tästä syystä biohajoaville antureille on kehitettävä uusia valmistusmenetelmiä.

Lääketieteellisiä biohajoavia antureita on tutkittu reilun kymmenen vuoden ajan. Niiden toiminnallinen elinikä on tyypillisesti korkeintaan muutaman päivän. Esimerkiksi magnesiumjohtimet reagoivat nopeasti veden kanssa, ja ne on siksi suojattava hyvin. Lisäksi monet raportoiduista antureista vaativat infektioherkkiä ihon läpäiseviä johtoja tiedonsiirtoon, sekä monimutkaisia ja kalliita valmistusmenetelmiä.

— Meille tärkeää oli, että valmistamamme anturit olisivat luettavissa langattomasti. Projektissa keskityimme yksinkertaisiin anturirakenteisiin sekä valmistusmenetelmiin, jotka olisi mahdollista skaalata laajempaan mittakaavaan.

— Valmistimme polymeerialustoille langattomasti luettavia paineantureita, joita voitaisiin käyttää vaikkapa aitiopaineoireyhtymän havaitsemiseen. Siinä raajan sisäinen paine nousee esimerkiksi vamman seurauksena korkeaksi ja häiritsee verenkiertoa, mikä voi hoitamatta jäädessään johtaa raajan menetykseen. Valmistimme myös muita rakenteita, kuten ympäristöään monitoroivan anturin liukenevalle lasialustalle. Se voisi havainnoida implantin kiinnittymistä luuhun tai luutumisen etenemistä, visioi Palmroth.

Aleksi Palmroth valmistui biotekniikan diplomi-insinööriksi Tampereen teknillisestä yliopistosta vuonna 2015. Hän työskentelee nykyään Arctic Biomaterialsilla kehittäen uusiutuvista ja biohajoavista raaka-aineista valmistettuja muoveja, sekä liukenevalla lasikuidulla lujitettuja muovikomposiitteja.

Diplomi-insinööri Aleksi Palmrothin biotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Bioresorbable Wireless Resonance Sensors: Materials and Processes tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 19.11.2021 klo 12 alkaen. Paikkana on Sähkötalon auditorio S2, Korkeakoulunkatu 3. Vastaväittäjänä toimii professori Reijo Lappalainen Itä-Suomen yliopistosta. Kustoksena toimii professori Minna Kellomäki Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnasta.