אלקטרודת פולימר מוליך היא נטולת מתכת |

חוקרים ב-MIT פיתחו אלקטרודה נטולת מתכת באמצעות פולימרים מוליכים. האלקטרודה גמישה וחזקה מספיק להשתלה ארוכת טווח בגוף. המכשיר מיועד כתחליף מתקדם לאלקטרודות מתכת קשיחות שעלולות לגרום לנזק לרקמות ולהצטלקות לאורך טווח, מה שיוביל לכשל במכשיר. הטכנולוגיה החדשה דרשה לא מעט עידון כדי להשיג את התכונות הנכונות של גמישות, חוזק ומוליכות חשמלית. ניתן להדפיס את חומר האלקטרודה באמצעות מדפסת תלת מימד, כלומר, החוקרים יכולים ליצור בקלות מגוון עצום של גיאומטריות וצורות מורכבות כדי לענות על הצרכים של מגוון רחב של טכנולוגיות רפואיות.

טכנולוגיות מושתלות מתקדמות להתנהג ולהרגיש יותר כמו רקמות אנושיות, בהשוואה למכשירים מכניים קשיחים. יש לכך יתרונות רבים – שתלים גמישים נוטים פחות לגרום נזק ברקמות רכות וגם פחות סביר לגרום לצלקות ודלקות. תגובת הגוף הזר ורקמת הצלקת עלולים להוביל לכשל בשתל, ואם יצוצו מכשירים הניתנים להשתלה לטווח ארוך, יהיה צורך בפיתוח אלקטרודות מתקדמים המאפשרות להם אינטראקציה עם רקמות במשך שנים רבות.

הטכנולוגיה העדכנית ביותר הזו היא צעד בכיוון הנכון. זוהי אלקטרודה נטולת מתכת לחלוטין, המיוצרת באמצעות פולימרים מוליכים. "חומר זה פועל כמו אלקטרודות מתכת אבל עשוי מג'לים הדומים לגופנו, ובעלי תכולת מים דומה", אמר Hyunwoo Yuk, חוקר המעורב במחקר. "זה כמו רקמה או עצב מלאכותיים."

היה קשה ליצור את האלקטרודה, שכן פולימרים הם בדרך כלל מבודדים ולא מוליכים. אמנם זוהו פולימרים מוליכים, אך יצירתם לאלקטרודה גמישה דמוית ג'ל לא הייתה הישג קל, ודרשה מהחוקרים לאזן בין תכונות מוליכות למגבלות מכניות.

"בחומרי ג'ל, התכונות החשמליות והמכניות תמיד נלחמות זו בזו", אמר יוק. "אם אתה משפר את התכונות החשמליות של ג'ל, אתה צריך להקריב תכונות מכניות, ולהיפך. אבל במציאות, אנחנו צריכים את שניהם: חומר צריך להיות מוליך, וגם נמתח וחזק. זה היה האתגר האמיתי והסיבה לכך שאנשים לא יכלו לייצר פולימרים מוליכים למכשירים אמינים העשויים לחלוטין מג'ל".

הפתרון שלהם היה לשלב פולימרים מוליכים עם רכיבי הידרוג'ל אחרים שיכולים לספק את התכונות המכניות הנדרשות. המפתח להשגת זה היה לגרום להפרדת פאזות, כאשר החומרים מעט דוחים זה את זה.

"תארו לעצמכם שאנחנו מייצרים ספגטי חשמלי ומכני", אמר שואנה ז'או, חוקר נוסף המעורב במחקר. "הספגטי החשמלי הוא הפולימר המוליך, שיכול כעת להעביר חשמל על פני החומר מכיוון שהוא רציף. והספגטי המכני הוא ההידרוג'ל, שיכול להעביר כוחות מכניים ולהיות קשיח ונמתח כי הוא גם רציף".

לימוד ביומן חומרי טבע: הידרוג'ל פולימרי מוליך בעל ביצועים גבוהים להדפסה בתלת מימד עבור ממשקים ביו-אלקטרוניים הכוללים הידרוג'ל

באמצעות: MIT