Search
  • Maher El-Kady

ara.sciences: جهاز طبي قابل للزرع بدون بطارية يستخرج الطاقة مباشرة من جسم الإنسان - تقنية - 2019

::Source: ara.sciences::


قام باحثون من جامعة كاليفورنيا وجامعة كونيتيكت بتصميم نظام تخزين طاقة حيوي جديد يسمى supercapacitor البيولوجي ، والذي يعمل باستخدام جسيمات مشحونة ، أو أيونات ، من السوائل في جسم الإنسان. الجهاز غير ضار للأنظمة البيولوجية للجسم ، ويمكن أن يؤدي إلى أجهزة تنظيم ضربات القلب طويلة الأمد وأجهزة طبية أخرى قابلة للزرع.

قاد فريق UCLA ريتشارد كانير ، وهو أستاذ بارز في الكيمياء والكيمياء الحيوية ، وعلوم وهندسة المواد ، وقاد باحثو كونيتيكت جيمس روسلنج ، أستاذ الكيمياء وعلم الأحياء الخلوي. ونشرت ورقة هذا الأسبوع عن تصميمها في مجلة "مواد الطاقة المتقدمة".

وقد أنقذت أجهزة تنظيم ضربات القلب — التي تساعد في تنظيم ضربات القلب غير الطبيعية — وغيرها من الأجهزة المزروعة ، حياة لا تعد ولا تحصى. لكنهم مدعومون بالبطاريات التقليدية التي تنفد في نهاية المطاف من السلطة ويجب استبدالها ، وهذا يعني عملية مؤلمة أخرى والمخاطر المصاحبة للعدوى. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي البطاريات على مواد سامة يمكن أن تعرض المريض للخطر إذا تسربت.

يقترح الباحثون تخزين الطاقة في تلك الأجهزة دون بطارية. لقد اخترعوا supercapacitor باستخدام إلكتروليت من سوائل بيولوجية مثل مصل الدم والبول ، وسيعمل مع جهاز آخر يُدعى حاصدة الطاقة ، والذي يحول الحرارة والحركة من جسم الإنسان إلى كهرباء - بنفس الطريقة التي تستخدم فيها الساعات الذاتية هي مدعومة من قبل حركات الجسم يرتديها. ثم يتم التقاط تلك الكهرباء من قبل supercapacitor.

وقال ماهر القاضي ، باحث ما بعد الدكتوراة في جامعة كاليفورنيا وكاتب مشارك في الدراسة: "الجمع بين حصاد الطاقة بالمكثفات الفائقة يمكن أن يوفر قوة لا نهاية لها للأجهزة القابلة للزراعة على مدى الحياة والتي قد لا تكون بحاجة إلى استبدالها أبداً".

تتراوح عادة أجهزة تنظيم ضربات القلب الحديثة من حوالي 6 إلى 8 مم ، ويبلغ قطرها نفسه 50 سنتًا تقريبًا. عادة ما تشغل البطارية حوالي نصف تلك المساحة. المكثف الفائق الجديد بسماكة 1 ميكرومتر فقط - أصغر بكثير من سمك شعرة الإنسان - مما يعني أنه يمكن أن يحسن كفاءة طاقة الأجهزة المزروعة. كما يمكنه الحفاظ على أدائه لفترة طويلة ، والانحناء والتواء داخل الجسم دون أي ضرر ميكانيكي ، وتخزين المزيد من الشحن من بطاريات الليثيوم الطاقة ذات الحجم المماثل التي تستخدم حاليا في أجهزة ضبط نبضات القلب.

"خلافا للبطاريات التي تستخدم التفاعلات الكيميائية التي تنطوي على مواد كيميائية سامة وإلكتروليتات لتخزين الطاقة ، تخزن هذه الفئة الجديدة من المكوِّنات الحيوية الطاقة عن طريق استخدام أيونات متاحة بسهولة ، أو جزيئات مشحونة ، من مصل الدم" ، كما يقول إسلام موسى ، وهو طالب دراسات عليا في كونيتيكت ، مؤلف الدراسة.

يتألف المركب الحيوي الجديد من مادة نانوية كربون تسمى الجرافين مع بروتينات بشرية معدلة كإلكترود كهربائي ، وهو موصل يمكن من خلاله إدخال الكهرباء من حاصدة الطاقة أو الخروج منها. ويمكن استخدام المنصة الجديدة في نهاية المطاف لتطوير أجهزة قابلة للزرع من الجيل التالي لتسريع نمو العظام أو تعزيز الشفاء أو تحفيز الدماغ.

وعلى الرغم من أن المكثفات الفائقة لم تستخدم بعد على نطاق واسع في الأجهزة الطبية ، فإن الدراسة تُظهر أنها قد تكون قابلة للحياة لهذا الغرض.

وقال القاضي: "لكي تكون فعالة ، يجب أن تكون أجهزة ضبط نبضات القلب الخالية من البطاريات مزودة بمكبرات فائقة يمكنها التقاط وتخزين الطاقة ونقلها ، كما أن المكثفات الفائقة التجارية بطيئة للغاية في جعلها تعمل". "لقد ركز بحثنا على التصميم الخاص لدينا supercapacitor لالتقاط الطاقة بشكل فعال ، وإيجاد طريقة لجعلها متوافقة مع جسم الإنسان".

0 views0 comments

Recent Posts

See All