İnsan vücudu ve invaziv izleme cihazları arasındaki arayüzde devrim yaratan, son derece gerilebilir ve özelleştirilebilir mikroiğneler, USC araştırma. Sinir bilimi, doku mühendisliği ve giyilebilir biyoelektronik dahil olmak üzere sağlık hizmetleri teşhis ve tedavisinde geniş uygulamalar için umut vericidirler.
Kişiselleştirilmiş tıpta devrim hızla devam ediyor; giyilebilir cihazlar ve DIY ev testleri sayesinde kalp atış hızından glikoz seviyelerine ve mikrobiyom çeşitliliğine kadar her şeyi takip etmek her zamankinden daha kolay.
Ancak insan vücudu ile invaziv izleme cihazları arasında kusursuz bir arayüze ulaşmadan önce hâlâ bir yenilik açığı var.
Boşluğu Yeni Teknolojiyle Kapatmak
Gelişmiş üretim ve esnek elektronik alanında uzman olan USC araştırmacısı Hangbo Zhao burada devreye giriyor. USC’de Havacılık, Uzay ve Makine Mühendisliği Bölümü’nde ve Alfred E. Mann Biyomedikal Mühendisliği Bölümü’nde yardımcı doçent olarak Hangbo, biyomedikal amaçlara yönelik gerilebilir sensörler üzerine bir dizi makale yayınladı.
Teknoloji, Zhao ve araştırma grubu tarafından geliştirilen yeni bir üretim süreciyle üretilen, gerilebilir üç boyutlu nüfuz eden mikroelektrot dizileri ile sağlanıyor.
Devrim Yaratan Mikroiğne Teknolojisi
Mikroiğneli elektrotlar, beynin algılanması ve uyarılmasının yanı sıra deri altındaki biyobelirteçlerin teşhisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, mevcut mikroiğneli elektrotların neredeyse tamamı, malzeme ve imalat sınırlamaları nedeniyle serttir. Zhao’nun ileri üretimdeki uzmanlığı, konu daha esnek bir çözüm tasarlamaya geldiğinde ona yeni bir bakış açısı kazandırdı.
Yeni “yumuşak” mikroiğneli elektrotlar, “deforme olan” veya şekil değiştiren kas dokuları ve cilt dokuları durumunda oldukça tercih edilir. Yakın temas sağlamak ve doku hasarını en aza indirmek için elektrotların hedef dokulardaki deformasyonları takip etmesi gerekir; Zhao’nun araştırması, dokuların daha derinlerini algılayabilen ve daha doğru sonuçlar elde edebilen mikroiğnelerdeki ilerlemelerin önünü açıyor. İster zayıf bir mesanenin çalışmasını izlemek ister kalp atışlarındaki anlık dalgalanmaları izlemek olsun, yüksek doğrulukta algılamanın gerekliliği her zamankinden daha hayati hale geliyor.
Yenilikçi Üretim Yöntemleri
Yeniliğin merkezinde, Zhao’nun USC’deki laboratuvarında keşfedilen hibrit üretim yönteminin geliştirilmesi yer alıyor. Düşük maliyetli ve ölçeklenebilir yöntem, şimdiye kadar bildirilen en yüksek gerilebilirliğe (%60-90) sahip mikroiğneli elektrot dizileri oluşturmak için lazer mikro işleme, mikro imalat ve transfer baskıyı birleştirir.
En önemlisi, yeni üretim yöntemi, elektrot geometrisi, kayıt bölgeleri ve mekanik ve elektriksel özellikler gibi temel cihaz parametrelerinin uygun şekilde özelleştirilmesini sağlar. Zhao’nun tüm araştırmalarında olduğu gibi, düzenleme ilkesi uyarlanabilirlik ve doğruluktur: Yumuşak elektronikler ve robot bilimi konusundaki bakış açıları aynı zamanda esnek üretim yöntemini de bilgilendirir.
Biyomedikal Uygulamalar ve Gelecek Beklentiler
Araştırmanın bir diğer ilgi çekici özelliği ise derin deniz kökenleri. Küresel olarak uygulanabilir mikroiğneli elektrotların fizibilitesi, ilk olarak bir deniz sümüklüböceklerinin hareket eden kaslarındaki elektriksel aktivitelerin kaydedilmesiyle gösterilmiştir.
Sonuçların daha geniş küresel biyomedikal uygulamaları Zhao ve araştırmacı ekibi için hemen anlaşıldı. Bu platform teknolojisi, beyin ve sinir aktivitelerinin algılanması ve kontrolünde, cilt interstisyel sıvılarının elektrokimyasal olarak algılanmasında, nöromüsküler bozuklukların teşhisinde ve derin dokulara ilaç taşınmasında kullanılabilir.
Mikroiğnelerin düşüncesinden rahatsız olanlar için, oldukça gerilebilir “yumuşak” mikroiğnelerin bir sonraki aşaması cevap olabilir. Anormallikleri yakalamak ve hızlı tedaviyi belirlemek için her zamankinden daha doğru izleme arayışında olan Zhao’nun araştırması, sağlık profesyonelleri, biyoteknoloji şirketleri ve daha uzun, daha sağlıklı bir yaşam yaşamak isteyen herkes için önemli bir kilometre taşıdır.
Referans: Qinai Zhao, Ekaterina Gribkova, Yiyang Shen, Jilai Cui, Noel Naughton, Liangshu Liu, Jaemin Seo, Baixin Tong, Mattia Gazzola, Rhanor Gillette ve Hangbo Zhao tarafından yazılan “Kas içi elektromiyografi için son derece gerilebilir ve özelleştirilebilir mikro iğneli elektrot dizileri”, 1 Mayıs 2024, Bilim Gelişmeleri.
0 Yorumlar