Kleine materialen kunnen de sleutel zijn tot het verminderen van sterfgevallen door hart- en vaatziekten

Hart- en vaatziekten zijn wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak en zijn jaarlijks verantwoordelijk voor ongeveer 17,9 miljoen (32%) van alle sterfgevallen wereldwijd. Monitoring en behandeling kunnen de incidentie van overlijden verminderen, maar de gezondheidszorgopties worden beperkt door de rigiditeit en biologische onverenigbaarheid van conventionele apparaten, zoals bloeddruksensoren. Mogelijk zit er een antwoord in nanomaterialen, volgens onderzoekers van de Peking University in China, hoewel er meer onderzoek nodig is voordat het in de praktijk kan worden toegepast.

Het team beoordeelde de huidige staat van op nanomaterialen gebaseerde flexibele monitoring- en behandelingsapparaten en adviseerde volgende stappen om dergelijke apparaten praktisch mogelijk te maken. Hun paper werd op 8 juni gepubliceerd in Nano-onderzoek.

“Hart- en vaatziekten zijn ernstige ziekten, met hoge incidentiecijfers, hoge herhalingspercentages en een breed scala aan gezondheids- en levensbedreigende complicaties”, zegt hoofdauteur Haixia Alice Zhang, professor in het National Key Laboratory of Science and Technology on Micro/Nano. Fabricage in de School of Integrated Circuits van Peking University. “Het vermogen om dergelijke ziekten beter te monitoren en te behandelen is van vitaal belang.”

De unieke eigenschappen van nanomaterialen maken ze een aantrekkelijke optie voor draagbare en implanteerbare bewakings- en behandelingsapparatuur, aldus Zhang.

“Op nanomaterialen gebaseerde apparaten bieden nieuwe mogelijkheden met hun uitstekende eigenschappen, waaronder geleidbaarheid, zachtheid, rekbaarheid en biocompatibiliteit, die nodig zijn om gebruikerscomfort en nauwkeurige signaalacquisitie te garanderen”, zegt Zhang, die ook is aangesloten bij de Peking University’s Academy for Advanced Interdisciplinair. Studies. “Zachte en rekbare nanomaterialen maken bijvoorbeeld nauw contact mogelijk tussen apparaten en biologische weefsels, waardoor nauwkeurige monitoring mogelijk is zonder het natuurlijke gedrag van het menselijk lichaam te verstoren.”

Nanomaterialen kunnen ook biocompatibel worden gemaakt voor gebruik als implanteerbare apparaten, zoals hartgaas, zei Zhang.

“Het gebruik van bioresorbeerbare nanomaterialen is een effectieve methode om aanvullende chirurgie na kortdurende cardiovasculaire therapieën te vermijden,” zei Zhang, die uitlegde dat sommige nanomaterialen kunnen worden gebruikt voor tijdelijke behandeling en dat hun vermogen om op te lossen patiënten in staat zou stellen operaties voor het verwijderen van het apparaat en de bijbehorende risico’s, zoals infecties.

Volgens Zhang zijn er, ondanks deze recente ontwikkelingen in op nanomaterialen gebaseerde flexibele apparaten, nog steeds uitdagingen die moeten worden opgelost voor een brede praktische toepassing. Een van die problemen is een ongewenste eigenschap van nanomaterialen: zelfaggregatie veroorzaakt door sterke interacties in de materialen, wat leidt tot niet-uniforme dispersie.

“Onderzoekers werken eraan om dit probleem aan te pakken, maar er is nog een lange weg te gaan om herhaalbare en stabiele uniformiteit te bereiken die kan worden gecommercialiseerd”, zei Zhang.

De twee andere belangrijke punten van zorg, zei Zhang, zijn de biocompatibiliteit van nanomaterialen op lange termijn en hun onverenigbaarheid met conventionele halfgeleiderprocessen, waarvan de laatste de grootte van op nanomateriaal gebaseerde apparaten beperkt.

“Hoewel de niet-toxiciteit op korte termijn van veel materialen is geverifieerd, blijft de biocompatibiliteit op lange termijn verdacht”, zei Zhang. “En incompatibiliteit met conventionele halfgeleiderprocessen blokkeert verdere miniaturisatie, wat van groot belang is voor precisiegeneeskunde. Op nanomaterialen gebaseerde flexibele apparaten hebben zoveel uitstekende eigenschappen voor het bewaken en behandelen van hart- en vaatziekten, maar er is nog een lange weg te gaan voordat ze kunnen worden gebruikt voor praktische toepassingen.”

Zhang en haar team zijn van plan om door te gaan met het onderzoeken van op nanomaterialen gebaseerde flexibele apparaten met als doel de geïdentificeerde uitdagingen op te lossen en betere opties te bieden voor de zorg voor hart- en vaatziekten.