※匹茲堡大學發表的能夠客製化的智慧型脊柱人工骨架 (Photo credit: University of Pittsburgh and Prof. Amir Alavi)

匹茲堡大學的研究團隊發表一款能夠自體供電的植入性醫材，可以追蹤脊柱的癒合與同時提供脊柱機械性支持。這個醫材可以透過3D列印技術為病患客製化脊柱人工骨架(Spinal fusion cage)符合特殊病人需求，其機械性能也可容易調整，適應各種病情。這個脊柱人工骨架包含了三耦合電奈米發電機(Triboelectric nanogenerator)，當其受到來自脊柱的壓力時會產生電力，為壓力偵測感應器供能，偵測脊柱癒合情形。

脊柱人工骨架由外科醫生植入脊椎，在脊柱融合手術後提供脊椎機械式支持(減壓)。然而，這些人工骨架通常是固定規格，並不能適用於所有病人。而這新的技術目標在於改善這個狀況，它不僅僅能提供客製化服務，還搭載能自體供電的感測器，提供脊柱癒合的資訊。

「脊柱人工骨架被廣泛用於脊柱融合手術，但它們通常是由鈦或PEEK聚合物材料製成，具有一定的機械性質。我們這個新的人工骨架的軟硬度能夠輕易地進行調整，在植入手術前能夠根據病人脊柱的解剖結構進行客製化的3D列印，使其更自然貼合病人脊柱。」這個研究的計畫主持人Amir Alavi助理教授說道。

自體供電的感知器使用三耦合電奈米發電機，當它受帶來自脊柱的壓力時能夠產生少量的電能。搭配使用外部超聲波設備時，臨床醫師可以讀取此人工骨架的數據，進而了解脊柱癒合的情況。

「智慧植入性醫材可以提供即時的生物資訊，並提供許多治療與診斷所需要的資訊。然而將笨重的電路與電源整合到這個人工骨架裡的小範圍內是最大的挑戰。我們的解決方案是將人工骨架矩陣作為主動感知與能量收集的媒介。這是我們一直進行改良與修正的重點。」Amir Alavi助理教授繼續說道。

到目前為止，研究團隊已經於大體老師上測試這個人工骨架，並希望很快能進行動物研究。該研究報告也指出，這個技術也能應用於其他的植入性醫材中，如: 血管支架與人工關節中。

「這是一個創新的植入性醫材，它利用奈米發電機和特殊材料來建構醫療植入物的多功能性。這個新技術能在未來植入性設備中提供巨大的作用。」Amir Alavi助理教授興奮地說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)