שימוש בחשמל סטטי לשיפור עמידות השתלים הביו-רפואיים

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


חידושים טכנולוגיים רפואיים שהושגו על ידי שילוב מדע ורפואה שיפרו את איכות החיים של המטופלים. ראויה לציון במיוחד הופעתם של מכשירים אלקטרוניים שהושתלו בגוף, כמו בלב או במוח, המאפשרים מדידה וויסות בזמן אמת של אותות פיזיולוגיים, ומציגים פתרונות חדשים למצבים מאתגרים כמו מחלת פרקינסון. עם זאת, אילוצים טכניים הפריעו לשימוש חצי קבוע במכשירים אלקטרוניים לאחר השתלתם.

פרסומת

צוות מחקר שיתופי בראשות פרופסור סונג-מין פארק מהמחלקות להנדסת IT בהתכנסות, הנדסת מכונות והנדסת חשמל, ובית הספר לביו-מדעיים וביו-הנדסה בינתחומיים ב-POSTECH, לצד Jiho Lee, נרשם לתואר MS/Ph.D. התוכנית, ופרופסור סאנג-וו קים מהמחלקה למדע והנדסת חומרים באוניברסיטת יונסאי, יחד עם ד"ר יאנג-ג'ון קים ו- MS/Ph.D. הסטודנט Joon-Ha Hwang מאוניברסיטת Sungkyunkwan, השיג פיתוח פורץ דרך. הם יצרו חומרים אלקטרוסטטיים שמתפקדים גם עם אולטרסאונד חלש במיוחד, המבשרים את עידן המכשירים האלקטרוניים הניתנים להשתלה קבועים בביו-רפואה. מחקר זה פורסם בכתב העת האקדמי הבינלאומי חומרים מתקדמים.

חולים עם מכשירים מושתלים צריכים לעבור ניתוחים תקופתיים לצורך החלפת סוללה. תהליך זה טומן בחובו סיכון משמעותי לסיבוכים ומטיל עומסים כלכליים ופיזיים כאחד על המטופלים. מחקר אחרון חוקר מכשירים רפואיים הניתנים להשתלה הפועלים באופן אלחוטי, אך מציאת מקור אנרגיה בטוח וחומרי הגנה נותר מאתגר. כיום נעשה שימוש בטיטניום (Ti) בשל התאימות הביולוגית והעמידות שלו. עם זאת, גלי רדיו אינם יכולים לעבור דרך מתכת זו, מה שמצריך אנטנה נפרדת להעברת כוח אלחוטי. כתוצאה מכך, זה מגדיל את גודל המכשיר, ויוצר יותר אי נוחות עבור המטופלים.

צוות המחקר מטפל בנושא זה באמצעות בחירה באולטרסאונד, שיטה מאומתת בטיחותית בתחומים רפואיים שונים לאבחונים וטיפולים, במקום גלי רדיו. הם פיתחו חומר אלקטרוסטטי המסוגל להגיב לאולטרסאונד חלש על ידי שימוש בקומפוזיט של פולימרים דיאלקטריים גבוהים (P(VDF-TrFE)) וחומר קרמי בעל קבוע דיאלקטרי גבוה המכונה סידן נחושת טיטנאט (CCTO, CaCu3טי4O12). חומר זה מייצר חשמל סטטי באמצעות חיכוך בין שכבות החומר שלו, מייצר אנרגיה חשמלית יעילה, ובעל עכבת תפוקה נמוכה במיוחד, המאפשרת העברה יעילה של החשמל המופק.

באמצעות טכנולוגיה זו, צוות המחקר יצר ממריץ נוירולוגי מושתל המופעל על ידי העברת אנרגיה מבוססת אולטרסאונד, ומבטל את הצורך בסוללות. זה אושר באמצעות אימות ניסיוני. בניסויים במודלים של בעלי חיים, המכשיר הופעל אפילו ברמות אולטרסאונד הדמיה סטנדרטיות (500 mW/cm2), הטלת עומס מינימלי על גוף האדם. יתר על כן, הוא הפחית ביעילות תסמינים הקשורים להטלת שתן חריגה הנגרמת על ידי הפרעות פעילות יתר של שלפוחית ​​השתן באמצעות גירוי עצבי.

פרופסור סונג-מין פארק מסר: "התייחסנו לאתגרים בתחום המכשור הרפואי המושתל באמצעות טכנולוגיית העברת אנרגיה מבוססת אולטרסאונד שאינה מזיקה לגוף האדם. מחקר זה משמש מקרה של הכנסת טכנולוגיית חומרים מתקדמת למכשירים רפואיים, ואנו צופים שזה יקדם את הופעתה של תעשייה רפואית מהדור הבא, כולל טיפול במחלות בלתי פתירות באמצעות מכשירים מושתלים".

פרופסור סאנג-וו קים ציין: "מכשירים המיוצרים על בסיס חומרים בעלי התאמה ביולוגית מאוד מפגינים יציבות מכנית וכימית מצוינת, מה שהופך אותם למתאימים לטיפול במחלות שונות הדורשות טיפול ארוך טווח. צפויים רכיבים ממוזערים ללא סוללה עם יציבות ארוכת טווח. להביא חידושים חדשים בשוק של מכשור רפואי שניתן להחדיר לאדם".

המחקר נערך בתמיכת תוכנית מנהיגי המחקר, תוכנית החלוץ לטכנולוגיה עתידית ותוכנית פיתוח טכנולוגיה ביו ורפואית על ידי קרן המחקר הלאומית של קוריאה ומשרד המדע והתקשוב, יחד עם מלגת יונסאי.



קישור לכתבת המקור – 2024-01-05 21:51:30

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר