تاریخ انتشار : ۱۴۰۲/۰۸/۳۰ ساعت ۱۷:۲۰
کد مطلب : ۴۴۰۸۴۱
ابداع شارژر پوستی برای ایمپلنت‌های درون بدن
گروه علمی: دانشمندان چینی یک شارژر بی‌سیم برای ایمپلنت‌های درون بدن تولید کرده‌اند که حاوی روی و منیزیم در مقادیر کمتر از مقدار توصیه شده روزانه است تا به راحتی در بدن تجزیه شود.به گزارش ایسنا، پژوهشگران دانشگاه لانژو(Lanzhou) در چین یک شارژر بی‌سیم ساخته‌اند که می‌تواند در آینده به طور ایمن در بدن انسان کاشته شود. این شارژر همچنین زیست‌تخریب‌پذیر است و پس از اتمام عملکرد نیازی به حذف یا تعویض ندارد.
پیشرفت‌های فناوری پزشکی به ما این امکان را داده است که دستگاه‌های بیوالکترونیکی مانند ضربان‌ساز را در بدن انسان بکاریم. با این حال، منابع انرژی برای این سیستم‌ها یا در خارج از بدن قرار دارند یا از باتری‌های کوچکی استفاده می‌کنند که در نهایت شارژشان تمام می‌شود و نیاز به تعویض دارند.اخیرا گزارش دادیم که بابک ناظر پژوهشگر ایرانی دانشگاه واشنگتن آمریکا در حال کار برای استفاده از ضربان خود قلب به عنوان منبع انرژی برای شارژ ضربان‌سازها است. در حالی که این راهکار می‌تواند برای ضربان‌سازها انقلابی باشد، ایمپلنت‌ها نیز برای اهداف نظارت و همچنین تحویل دارو در حال توسعه هستند و یک منبع انرژی بی‌سیم یک مکمل مفید برای این فناوری خواهد بود.
مشکلات سیستم‌های منبع تغذیه
واحدهای منبع تغذیه زیست‌تخریب‌پذیر قبلاً توسعه یافته‌اند، اما ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی محدودی دارند و در نتیجه دستگاه برای دوره‌های محدودی مورد استفاده قرار می‌گیرد و گاهی اوقات، اندازه واحد منبع تغذیه حتی آن را برای تولید انرژی کافی مورد نیاز برای کاربردهای زیست‌پزشکی نامناسب می‌کند.
یک راه حل جایگزین برای این مشکل، قرار دادن واحد منبع تغذیه از طریق پوست در سراسر بدن است. با این حال این رویکرد، خطر التهاب در محل را افزایش می‌دهد که اگر ایمپلنت برای استفاده طولانی‌مدت در نظر گرفته شود، یک مشکل بزرگ خواهد بود.پژوهشگران دانشگاه لانژو اکنون طرح ساده‌ای را پیشنهاد کرده‌اند که نه تنها می‌تواند ذخیره انرژی بالایی ارائه دهد، بلکه به اندازه کافی نرم است تا با اشکال مختلف بافت‌ها و اندام‌ها در قسمت‌های مختلف بدن سازگار شود.
این شارژر بی‌سیم چگونه کار می‌کند؟
طراحی این دستگاه شامل یک سیم‌پیچ منیزیمی، یک شارژر و ابرخازن‌های هیبریدی روی-یون است که به عنوان ماژول‌های ذخیره انرژی کار می‌کنند. سیم‌پیچ منیزیمی دیگری در بالای پوست در محل ایمپلنت قرار می‌گیرد که به عنوان یک سیم‌پیچ انتقال دهنده عمل می‌کند و به شارژ بی‌سیم ایمپلنت کمک می‌کند.
ابرخازن‌ها در مقایسه با باتری‌هایی که انرژی را به شکل انرژی شیمیایی ذخیره می‌کنند، نیرو را به عنوان خود انرژی الکتریکی ذخیره می‌کنند. وقتی انرژی ذخیره شده کم است، ابرخازن‌ها چگالی توان بالایی دارند و می‌توانند مقدار زیادی انرژی را تخلیه کنند.
این سیستم منبع تغذیه و ایمپلنت زیست‌سازگار با عملکرد بالا را می‌توان داخل لایه‌های پلیمری و مومی قرار داد که انعطاف‌پذیری و محافظت در برابر تخریب در کوتاه مدت را ارائه می‌دهند. با تغییر ضخامت لایه کپسوله، طول عمر دستگاه داخل بدنه قابل کنترل است.
پژوهشگران همچنین اطمینان حاصل کرده‌اند که مقدار کل روی و منیزیم موجود در این مجموعه کمتر از مقادیر توصیه شده مصرف روزانه باقی می‌ماند. بنابراین برای جذب در بدن ایمن است و نگران کننده نخواهد بود.
پژوهشگران برای نشان دادن عملکرد این سیستم، آن را در موش‌های آلوده به تب ناشی از مخمر کاشتند. این دستگاه یک داروی ضد التهابی برای کنترل تب تجویز کرد و موش‌های دارای ایمپلنت دمای بسیار پایین‌تری نسبت به موش‌های بدون ایمپلنت ثبت کردند.این تیم پژوهشی هنوز باید بفهمد که چگونه دستگاه را خاموش کند، زیرا در حال حاضر تا زمانی که انرژی آن تمام شود، به کار خود ادامه می‌دهد. با این وجود، نمونه اولیه این دستگاه، راه را برای شارژ بی‌سیم ایمپلنت‌ها در آینده هموار می‌کند.
پیشرفت‌های فناوری پزشکی به ما این امکان را داده است که دستگاه‌های بیوالکترونیکی مانند ضربان‌ساز را در بدن انسان بکاریم. با این حال، منابع انرژی برای این سیستم‌ها یا در خارج از بدن قرار دارند یا از باتری‌های کوچکی استفاده می‌کنند که در نهایت شارژشان تمام می‌شود و نیاز به تعویض دارند.اخیرا گزارش دادیم که بابک ناظر پژوهشگر ایرانی دانشگاه واشنگتن آمریکا در حال کار برای استفاده از ضربان خود قلب به عنوان منبع انرژی برای شارژ ضربان‌سازها است. در حالی که این راهکار می‌تواند برای ضربان‌سازها انقلابی باشد، ایمپلنت‌ها نیز برای اهداف نظارت و همچنین تحویل دارو در حال توسعه هستند و یک منبع انرژی بی‌سیم یک مکمل مفید برای این فناوری خواهد بود.
مشکلات سیستم‌های منبع تغذیه
واحدهای منبع تغذیه زیست‌تخریب‌پذیر قبلاً توسعه یافته‌اند، اما ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی محدودی دارند و در نتیجه دستگاه برای دوره‌های محدودی مورد استفاده قرار می‌گیرد و گاهی اوقات، اندازه واحد منبع تغذیه حتی آن را برای تولید انرژی کافی مورد نیاز برای کاربردهای زیست‌پزشکی نامناسب می‌کند.
یک راه حل جایگزین برای این مشکل، قرار دادن واحد منبع تغذیه از طریق پوست در سراسر بدن است. با این حال این رویکرد، خطر التهاب در محل را افزایش می‌دهد که اگر ایمپلنت برای استفاده طولانی‌مدت در نظر گرفته شود، یک مشکل بزرگ خواهد بود.پژوهشگران دانشگاه لانژو اکنون طرح ساده‌ای را پیشنهاد کرده‌اند که نه تنها می‌تواند ذخیره انرژی بالایی ارائه دهد، بلکه به اندازه کافی نرم است تا با اشکال مختلف بافت‌ها و اندام‌ها در قسمت‌های مختلف بدن سازگار شود.
این شارژر بی‌سیم چگونه کار می‌کند؟
طراحی این دستگاه شامل یک سیم‌پیچ منیزیمی، یک شارژر و ابرخازن‌های هیبریدی روی-یون است که به عنوان ماژول‌های ذخیره انرژی کار می‌کنند. سیم‌پیچ منیزیمی دیگری در بالای پوست در محل ایمپلنت قرار می‌گیرد که به عنوان یک سیم‌پیچ انتقال دهنده عمل می‌کند و به شارژ بی‌سیم ایمپلنت کمک می‌کند.
ابرخازن‌ها در مقایسه با باتری‌هایی که انرژی را به شکل انرژی شیمیایی ذخیره می‌کنند، نیرو را به عنوان خود انرژی الکتریکی ذخیره می‌کنند. وقتی انرژی ذخیره شده کم است، ابرخازن‌ها چگالی توان بالایی دارند و می‌توانند مقدار زیادی انرژی را تخلیه کنند.
این سیستم منبع تغذیه و ایمپلنت زیست‌سازگار با عملکرد بالا را می‌توان داخل لایه‌های پلیمری و مومی قرار داد که انعطاف‌پذیری و محافظت در برابر تخریب در کوتاه مدت را ارائه می‌دهند. با تغییر ضخامت لایه کپسوله، طول عمر دستگاه داخل بدنه قابل کنترل است.
پژوهشگران همچنین اطمینان حاصل کرده‌اند که مقدار کل روی و منیزیم موجود در این مجموعه کمتر از مقادیر توصیه شده مصرف روزانه باقی می‌ماند. بنابراین برای جذب در بدن ایمن است و نگران کننده نخواهد بود.
پژوهشگران برای نشان دادن عملکرد این سیستم، آن را در موش‌های آلوده به تب ناشی از مخمر کاشتند. این دستگاه یک داروی ضد التهابی برای کنترل تب تجویز کرد و موش‌های دارای ایمپلنت دمای بسیار پایین‌تری نسبت به موش‌های بدون ایمپلنت ثبت کردند.این تیم پژوهشی هنوز باید بفهمد که چگونه دستگاه را خاموش کند، زیرا در حال حاضر تا زمانی که انرژی آن تمام شود، به کار خود ادامه می‌دهد. با این وجود، نمونه اولیه این دستگاه، راه را برای شارژ بی‌سیم ایمپلنت‌ها در آینده هموار می‌کند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
