근거리 적외선 기계 발광을 활용한 미세 변형 반응형 인공 관절 스트레스 이미징의 잠재성

초록 최근 관절 교체 수술은 환자의 불만족과 재수술의 필요성이라는 중요한 도전에 직면해 있다. 인공 관절 교체 수술 후 평가 시, 인공 관절 교체 부위에서의 스트레스 안정성을 현장 모니터링하는 것이 중요하다. 기계 발광(ML), 즉 "힘을 빛으로" 변환하는 신기술이 조직 내 이러한 생체 스트레스를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 그러나 이는 자외선-가시광선 ML 방출 파장, 낮은 ML 강도 및 높은 변형 반응 감도에 의해 방해받는다. 여기에서 Sb 3+ 이온을 Sr 3 Sn 2 O 7 결정에 포함시켜 본래 결함 방출에서 발생하는 ML을 갖는 고반응성 재료를 얻었다. Sr 3 Sn 1.98 Sb 0.02 O 6.99 필름은 생물학적 조직이 없는 상태에서 50 µst와 같은 낮은 압축 변형 하에서도 감지 가능한 ML 신호를 생성한다. 15 mm의 돼지 조직을 통해 적색광으로 미리 조사한 후, 여전히 동일한 조직 두께를 통해 ML 신호를 감지할 수 있다. 특히, 이 재료는 손가락 관절이 약간 굽어지는 동안 4 mm의 돼지 피부를 통한 실시간 스트레스 이미징을 가능하게 했다. 이 연구는 새로운 방법론적 프레임워크를 제시하고 ML의 결함에 대한 새로운 메커니즘을 제안한다. 이는 고성능 ML 재료 설계를 위한 새로운 관점을 제공하며, 살아있는 유기체에서 인공 조직과 관절의 기능 향상을 위한 혁신적인 연구의 기초를 마련한다.