به گزارش گروه علم و فناوری باشگاه خبرنگاران دانشجویی(ایسکانیوز)؛ تیمی از محققان دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه تگزاس در آستین یک ایمپلنت قلب گرافنی جدید توسعه داده‌اند که به ضخامت یک تار مو است، ولی با دقت بسیاری ریتم‌های غیرطبیعی قلب را با استفاده از نور کنترل و تصحیح می‌کند.
اختلالات ریتم قلب – آریتمی‌های قلبی - به دلیل سیگنال‌های الکتریکی معیوب در قلب ایجاد می‌شود و ضربان قلب را خیلی سریع یا خیلی آهسته می‌کند. در برخی موارد، این امر می‌تواند منجر به نارسایی قلبی، سکته مغزی و حتی مرگ ناگهانی شود.
آریتمی‌های قلبی معمولاً با ضربان‌سازها و دفیبریلاتورهای قابل کاشت درمان می‌شوند. این ابزار ریتم‌های غیرطبیعی را کنترل و تصحیح می‌کنند، اما از آنجا که انعطاف‌پذیری کمی دارند، حرکت قلب را محدود می‌کنند، باعث آسیب بافتی و ناراحتی قلب می‌شوند و با خطرات عوارضی چون تورم، سوراخ شدن، لخته شدن خون و عفونت همراهند.
ساخت خالکوبی الکترونیک برای کنترل فشار خون
اما ضربان‌ساز جدید اولین دستگاهی است که از گرافن فوق‌العاده قوی، سبک، زیست‌سازگار و نازک‌ترین نوع آن ساخته شده است و برخلاف ضربان‌سازهای قابل کاشت موجود، خود را به بافت قلب می‌چسباند و قالب قلب درمی‌آید. علاوه براین، به قدری قوی است که می‌تواند در برابر ضربان قلب مقاومت و ریتم آن را تنظیم کند.
محققان می‌گویند: یکی از چالش‌های ضربان‌سازهای فعلی این است که چسباندن آنها روی سطح قلب دشوار است. به عنوان مثال، الکترودهای دفیبریلاتور (الکتروشوک قلبی) اساساً سیم‌پیچ‌هایی هستند که از سیم‌های بسیار ضخیم ساخته شده‌اند و به همین دلیل انعطاف‌پذیر نیستند و می‌شکنند. علاوه براین، رابط‌های سفت و سخت با بافت‌های نرم قلب عوارض مختلف ایجاد می‌کند.
آنها می‌افزایند: در مقابل، دستگاه نرم و منعطف ما نه تنها منعطف است، بلکه به طور دقیق و یکپارچه مستقیماً روی قلب منطبق می‌شود تا اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری ارائه دهد.
محققان دانشگاه تگزاس در آستین قبلاً در حال توسعه یک خالکوبی الکترونیکی گرافن با قابلیت‌های حسی بودند که به پوست می‌چسبد تا به طور مداوم علائم حیاتی مانند فشار خون و فعالیت الکتریکی را کنترل کند. برای این پروژه جدید، از طرح خالکوبی محققان دانشگاه تگزاس استفاده شده تا بتواند در داخل بدن به راحتی کار کند.
ساخت و آزمایش خالکوبی ضربان‌ساز
محققان خالکوبی الکتریکی مبتنی بر گرافن را در یک غشای سیلیکونی منعطف قرار دادند و سپس نوار طلا به ضخامت تقریبا ۱۰ میکرون روی آن کشیدند. طلا در واقع برای این به کار می‌رود که بین گرافن و وسایل الکترونیک اندازه‌گیری و تحریک قلب اتصال الکتریکی ایجاد کند. در مجموع، ضخامت کل دستگاه حدود ۱۰۰ میکرون است. این در حالی است که متوسط ضخامت موی انسان حدود ۷۰ میکرون است.
محققان برای تست این خالکوبی الکتریکی، آن را روی قلب موش‌ها قرار دادند و دریافتند که این دستگاه با دقت بسیاری می‌تواند آریتمی‌های قلبی را حس کند و سپس بدون محدود کردن حرکت طبیعی قلب، تحریک الکتریکی را انجام دهد.
آنها در بخشی از آزمایش‌های خود از نور برای نظارت و کنترل ریتم قلب در موش‌ها استفاده کردند. این ابزار مزیت بسیار خوب دیگری هم دارد و آن شفافیتش است.
محققان می‌گویند: تحریک نوری روش دقیق‌تری برای اصلاح آریتمی‌ها نسبت به تحریک الکتریکی است. با نور می‌توان آنزیم‌های خاصی را ردیابی و سلول‌های قلب، عصبی و عضلانی را بررسی کرد. از سوی دیگر، می‌توانیم عملکردهای الکتریکی و نوری را در یک رابط زیستی ترکیب کنیم و از آنجا که گرافن از نظر نوری شفاف است، مطالعه روی قلب و مشاهده ریتم آن در شرایط مختلف را برایمان آسان‌تر می‌کند.
آنها معتقدند که استفاده از نور در این راه می‌تواند راه جدیدی برای تشخیص و درمان بیماری‌های قلبی ارائه دهد.
نظر شما