Novel micro- and nanotechnological approaches for improving the performance of implantable biomedical devices, Dissertations in Forestry and Natural Sciences 14

Uusien mikro- ja nanotekniikoiden soveltaminen implantoitavien lääkintälaitteiden kehitystyössä \n\nVäitös lääketieteellisen tekniikan alalta 19.11.2010 \n\nVäittelijä DI Sami Myllymaa \n\nVäitösaika ja -paikka 19.11.2010 klo 14, Mediteknian auditorio, Kuopion kampus \n\nDI Sami Myllymaan väitöskirjatutkimus osoittaa, että oikeilla materiaalivalinnoilla sekä uudentyyppisillä mikro- ja nanoteknologisilla ratkaisuilla voidaan merkittävästi parantaa kehon sisään asennettavien lääkintälaitteiden toimintaa ja biologista yhteensopivuutta. Väitöskirjatutkimuksessa kehitetty taipuisa monikanavainen mikroelektrodi osoittautui tehokkaaksi ratkaisuksi suoraan aivokuorelta tehtävissä aivosähkötoiminnan mittauksissa. Poikkitieteellisen väitöskirjatyön soluviljelmäkokeissa puolestaan osoitettiin, että ohutkin pinnoite parantaa piipohjaisten komponenttien biologista yhteensopivuutta. Kemiallisen koostumuksen ohella pinnan hienorakenteen muutoksilla voidaan merkittävästi vaikuttaa solujen toimintaan. Väitöstutkimuksesta saatuja tuloksia voidaan hyödyntää implantoitavien lääketieteellisten laitteiden jatkokehityksessä. \n\nMonien neurologisten sairauksien kuten epilepsian, Alzheimerin taudin, Parkinsonin taudin ja aivoverenkiertohäiriöiden yleistyessä tarvitaan entistä tehokkaampia diagnosointi- ja hoitomenetelmiä. Aivosähkötoiminnan tavanomainen mittaus päänahan pinnalta ei aina ole mittaustarkkuudeltaan riittävää. Toisaalta nykyiset kliinisessä käytössä olevat kallonsisäiset elektrodiratkaisut ovat jäykkiä ja kömpelöitä ja niiden mittauskontaktit ovat varsin etäällä toisistaan. Kallon sisään asennettava ohut ja muovautuva tiheä matriisianturi tarjoaisi mahdollisuuden tarkempaan diagnostiikkaan esimerkiksi ennen epilepsiapesäkkeen kirurgista poistoa. Myllymaan väitöstutkimuksessa kehitettyä monikanavaista polyimidipohjaista elektroniratkaisua testattiin koe-eläinmallissa. Anturimaton yksittäisten elektrodien halkaisijat (100–200 mikrometriä) vastaavat suunnilleen ihmishiuksen paksuutta. Suoritettujen herätepotentiaalimittausten perusteella elektrodiratkaisu osoittautui sopivan joustavaksi mukautumaan aivokuoren pinnan muotojen mukaisesti sekä siihen integroidut platinaelektrodit poimivat aivosähkötoiminnan signaalit luotettavasti. Pitkäaikaismittauksissa anturi toimi luotettavasti noin 2 viikkoa implantoituna rotan aivokuorelle, jonka jälkeen mitatut signaalit heikkenivät johtuen arpikudoksen muodostumisesta elektrodien pinnalle. Anturin toiminta-ajan pidentämiseksi väitöskirjatyön jatkotutkimuksissa keskityttiin keinoihin, joilla implanttimateriaalien biologista yhteensopivuutta voitaisiin parantaa. \n\nUltralyhyisiin laserpulsseihin perustuva pinnoitustekniikka osoittautui tehokkaaksi menetelmäksi luomaan materiaalin pintaan nanometriluokan (millimetrin miljoonasosa) pintakuvioita. Nanokuvioitu platinapinnoite lisäsi tuntuvasti elektrodin efektiivistä pinta-alaa ja alensi elektrodin ja kudoksen välistä kontakti-impedanssia eli sähköistä mittausvastusta. Tätä löydöstä voitaneen jatkossa hyödyntää monissa biosähköisissä rekisteröinneissä mittaussignaalin laadun parantamiseksi.\n\nMyllymaan väitöstutkimuksessa osoitettiin myös, että osteoblastisolujen ja mesenkymaalisten kantasolujen tarttumista, levittäytymistä ja erilaistumista voidaan säädellä pinnan kuvioilla. Solut suosivat biomateriaalikuvioita ja välttivät piitaustaa. Lisäksi pinnan kuvioinneilla pystyttiin säätelemään kantasolujen ulkomuotoa ja kokoa, eli tekijöitä joilla tiedetään olevan merkitystä kantasolujen erilaistumisessa halutuksi solutyypiksi, kuten luu-, rusto-, rasva- tai hermosoluksi. Tulokset avaavat mielenkiintoisia näkymiä regeneratiiviseen lääketieteeseen ja kudosteknologisiin sovelluksiin. \n\nSami Myllymaa: Novel micro- and nanotechnological approaches for improving the performance of implantable biomedical devices (Uusien mikro- ja nanotekniikoiden soveltaminen implantoitavien lääkintälaitteiden kehitystyössä). Vastaväittäjänä on professori Jukka Lekkala Tampereen teknillisestä yliopistosta ja kustoksena professori Reijo Lappalainen Itä-Suomen yliopistosta.\n\nVäittelijän painokelpoinen kuva löytyy osoitteesta: http://www.uef.fi/vaitoskuvat \n\nLisätietoja: Sami Myllymaa, p. 040 595 5376, sami.myllymaa@uef.fi\n11.11.2010\n\n * © Itä-Suomen yliopisto\n * Palaute\n\n

ISBN-10:
978-952-61-0216-0
Kieli:
eng
Sivumäärä:
161 s.
Tekijät:
Myllymaa Sami(diss)
Tuotekoodi 020655
38,35 €