ابتكار جهاز من الألماس يزرع فى الجسم بديلا عن الدعامات

نجح باحثون من جامعة RMIT الإسترالية، في إنشاء جهاز تجريبى مصنوع من الألماس والتيتانيوم باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والذي يولد الكهرباء من السوائل المتدفقة ويستقبل الطاقة لاسلكياً عبر الأنسجة، مما يجعل من الممكن استشعار التغيرات في التدفق عن بعد.

وبحسب موقع "Medical xpress"، نقلا عن مجلة Advanced Functional Materials، قد يؤدي هذا الابتكار إلى تصنيع غرسات تدوم طويلًا، مثل الدعامات الذكية، وأنظمة إطلاق الأدوية، والأطراف الصناعية، التي لا تحتاج إلى استبدال البطارية، وهي مصممة خصيصًا لتناسب المريض، ولن تتضمن الغرسة أي إلكترونيات نشطة.

ويقول الفريق إن البحث لا يزال في مراحله الأولى لكنه واعد، حيث لا توجد أجهزة معروفة يمكنها جمع الطاقة من حركة السوائل والإشارات اللاسلكية، وهو ما يتم تحقيقه من خلال خلط الماس شبه الموصل في مادة معدنية.

الهدف من الابتكار الجديد

وقال الدكتور أرمان أهنود، الباحث الرئيسي من كلية الهندسة في جامعة RMIT إن هذا التقدم مهد الطريق لإنتاج أجهزة أكثر أمانًا، قائلا إن الهدف من ذلك الابتكار هو التغلب على أحد أكبر القيود في تكنولوجيا زراعة الأعضاء، ألا وهو البطارية، فهي تشغل مساحة وتتعطل في النهاية، مما يستدعي غالبًا إجراء عملية جراحية أخرى.

وأضاف أنه بفضل هذا النهج، يمكن للزرعات العمل بشكل مستمر باستخدام بطارية مدمجة قليلة أو معدومة، موضحا أن هذا الابتكار يمكن أن يكون له تطبيقات خارج القطاع الطبي الحيوى، حيث إن القدرة على استقبال الطاقة لاسلكياً وحصاد الطاقة من تدفق السوائل، يمكن أن تكون ذات قيمة في العديد من الصناعات الأخرى، والتى تحتاج إلى أجهزة الاستشعار في الأماكن التي يصعب الوصول إليها باستخدام بعض أنظمة المواد الأكثر خمولاً.

وأضاف أن الجهاز الجديد يمكنه اكتشاف التغيرات في تدفق السوائل عن بعد في الاختبارات المعملية، دون الحاجة إلى أي إلكترونيات نشطة في الجزء القابل للزرع، مما يوفر إمكانات للزرعات المستقبلية التي يمكن أن تحذر من تطور المرض قبل أن يصبح خطيرًا، مشيرا إلى أن ذلك الابتكار يجمع بين التيتانيوم خفيف الوزن والقوي والموصل للكهرباء مع العديد من جزيئات الماس الصغيرة.

وأوضح أن الماس يحول التيتانيوم من مادة زرع هيكلية سلبية، إلى منصة نشطة ومتعددة الوظائف، وهي منصة يمكنها التقاط الطاقة واستشعار التدفق واستقبال الطاقة اللاسلكية مع الحفاظ على التوافق البيولوجي والقوة.

اختبار الجهاز الجديد

اختبر الفريق الجهاز باستخدام محاليل ملحية في المختبر بدلاً من الدم، حيث إن المبادئ نفسها يمكن تطبيقها داخل الجسم، حيث يمكن للدم المتدفق عبر سطح الغرسة أن يولّد الطاقة.

وقال الدكتور بيتر شيريل، أحد القائمين على هذا الابتكار، إن هذا التأثير كان أساسيا بالنسبة للأجهزة الطبية منخفضة الطاقة، موضحا أنه عندما تدفق السائل عبر السطح في الاختبارات المعملية، أنتج إشارة كهربائية صغيرة ولكنها ثابتة، وهو أمر جديد تمامًا - فمعظم مواد الزرع إما عازلة أو موصلة، وهذا هو مزيج من الاثنين في مادة واحدة تسمح لنا برؤية هذه الكهرباء واستخدامها، ورغم أن تلك العملية بحد ذاتها لن تكون كافية لتشغيل معظم الأجهزة، ولكن عند دمجها مع الشحن اللاسلكي، فإنها قد تعمل على تشغيل عمليات زرع بسيطة.

طباعة أجهزة أقوى وأكثر تخصيصًا

وقالت البروفيسورة كيت فوكس، الباحثة فى الدراسة، إن الفريق أظهر أيضًا أنه من الممكن طباعة الجهاز في أشكال معقدة ومصممة خصيصًا للمريض، موضحة أنه تم منح الماس مع التيتانيوم بنيةً خفيفة الوزن ومتينة، بالإضافة إلى كونها نشطة كهربائيًا، وهو ما أظهر قدرة الفريق على تصميم غرسات تؤدي وظيفتها الميكانيكية، وتوفر أيضًا وظائف الاستشعار أو الطاقة.

ويقول الباحثون إن الابتكار يحتاج إلى الخضوع لمزيد من الاختبارات، وهم يبحثون عن شركاء في القطاع الطبي الحيوي وغيره من القطاعات للمساعدة في تطوير التكنولوجيا إلى تطبيقات في العالم الحقيقي.