Kan tryckmätning intill ett implantat vara ett avgörande verktyg för att upptäcka komplikationer som inflammation och infektion innan de blir livshotande?

Detta är en av de centrala frågorna i forskningsprojektet UTMOST ("Ultra-Thin Monitoring Sensors for Implants"), som har beviljats 25 miljoner kronor från Vetenskapsrådet. Projektet förenar spetskompetens från Chalmers, KTH och Göteborgs universitet, med fokus på biomaterialvetskap och kliniska vetenskaper.

"Vi strävar efter att mäta processerna vid implantatet under läkning och på lång sikt, vilket kan revolutionera vården", säger professor Anders Palmquist från Göteborgs universitet.

Batterifria och trådlösa sensorer

Projektets mål är att skapa batterifria och trådlösa sensorer som kan integreras direkt i implantat för att registrera förändringar i trycket kring det inopererade området. Inflammation och infektion är två av de vanligaste orsakerna till misslyckade implantat. Därför fokuserar forskarna på att förstå sambandet mellan tryckförändringar och dessa tillstånd.

Sensorerna byggs med hjälp av grafen, ett ultratunt material bestående av ett enda lager kolatomer, vilket ger hög känslighet och precision. "Genom att använda molekylära "fjädrar" kan vi mäta mycket små tryckförändringar", förklarar Palmquist.

Tvärvetenskapligt samarbete

Forskningen inom UTMOST involverar ett omfattande samarbete mellan materialvetenskap, signalbehandling och biologi/medicin. Chalmers utvecklar själva sensorerna, medan KTH ansvarar för signalbehandlingen och Göteborgs universitet fokuserar på hur kroppen reagerar på implantat.

Docent Margarita Trobos understryker vikten av detta tvärvetenskapliga tillvägagångssätt: "Det är ett projekt som ingen av oss skulle kunna genomföra på egen hand. Denna unika kombination av expertis gör vårt arbete både spännande och avgörande."

In vitro-studier och framtidshopp

För att testa sensorernas funktion planeras in vitro-studier i kontrollerade laboratoriemiljöer. Därefter kommer djurstudier genomföras for att visa sambandet mellan tryckförändringar och inflammation/infektion. Forskarna hoppas att dessa sensorer snart ska kunna ge kontinuerlig information som möjliggör tidig behandling av komplikationer såsom bakteriella infektioner.

"Ju snabbare vi kan agera, desto bättre kommer resultaten att bli. Att minska komplikationerna och behovet av omoperationer skulle gynna både patienterna och vården i stort", avslutar Trobos.

En stor utmaning

Eftersom implantat ofta måste vara kvar i kroppen under flera år ställs det enorma krav på sensorernas hållbarhet och biokompatibilitet. "Det är avgörande att sensorerna inte orsakar inflammation av sig själva, och vi måste säkerställa att materialen är helt biocompatibla", säger Palmquist.

Projektet UTMOST startar i januari och förväntas pågå fram till 2029, vilket ger både forskare och patienter hopp om en framtid med säkrare och mer effektiv vård av implantat.