تامین انرژی ایمپلنت های پزشکی بدون نیاز به باتری شیمیایی
گروهی از محققان یک ابر خازن با نام bio friendly را تولید کرده اند که می تواند انرژی مورد نیاز ایمپلنت ها و دستگاه پزشکی کاشته شده در بدن بیمار را به صورت مادام العمر تامین کنند.
با وجود تکامل مستمر فن آوری ایمپلنت های پزشکی، مانند دستگاه ضربان ساز قلب که کوچک و کوچکتر می شوند، اما هنوز این دستگاه ها به باتری برای تامین انرژی مورد نیاز خود احتیاج دارند. این نوع از باتری ها که معمولاً حاوی مواد شیمیایی سمی می باشند، برای بدن انسان مضر بوده ضمن اینکه نیاز به تعویض دوره ای، و در نتیجه روش های دردناک، و مخاطره آمیز جراحی دارند. به همین دلایل جایگزینی یک سیستم ذخیره سازی انرژی جدید که بتواند انرژی دستگاه های کاشته شده در بدن را بدون نیاز به تعویض همواره تامین کند در دستور کار محققین قرار گرفته که به تازگی نوعی «ابرخازن بیولوژیکی” را تولید کرده اند که می تواند تمامی این شرایط را داشته باشد.
در طول این سالهای اخیر انواع مختلفی از گزینه های نوآورانه برای تأمین انرژی ایمپلنت های پزشکی ساخته شده اند، گروهی از محققان آلمانی نوعی سلول سوختی بیولوژیکی تولید کردند که قدرت خود را از قند خون بیمار بدست می آورد؛ یک تیم کره ای با بهره برداری از الکتریسیته عضلات به دنبال تامین انرژی مورد نیاز ایمپلنت ها بودند؛ و یک مهندس برق از دانشگاه استنفورد، تکنیکی را ابداع کرد که اجازه می داد دستگاه به صورت بی سیم توسط امواج رادیویی شارژ شود.
اکنون گروهی از محققان از دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA) و دانشگاه کانکتیکات یک سیستم ابرخازن bio friendly را تولید کرده اند که می تواند با استفاده از الکترولیت مایعات بیولوژیک، مانند سرم خون و ادرار و تبدیل آنها به گرما انرژی الکتریکی را تولید و در یک ابرخازن بیولوژیک ذخیره کرده تا انرژی مورد نیاز دستگاه های پزشکی کاشته شده در بدن بیمار را تامین شود.
اسلام موسی، دانشجوی کارشناسی ارشد و نویسنده اول مقاله می گوید:”بر خلاف باتری های معمولی که با استفاده از واکنش های شیمیایی به واسطه مواد شیمیایی سمی و الکترولیت برای ذخیره انرژی استفاده می کنند، این کلاس جدید از ابرخازن بیولوژیکی bio super capacitors با استفاده از یون های در دسترس، یا مولکول های باردار، موجود در سرم خون برای ذخیره سازی انرژی الکتریسیته استفاده می کند”.
ابرخازن بیولوژیک جدید متشکل از یک الکترود است که از گرافن لایه بندی شده با پروتئین های انسانی اصلاح شده ساخته شده، در حالی که مایعات بیولوژیک به عنوان الکترولیت عمل می کنند. بر خلاف اکسید گرافن اصلاح نشده، که به علت سمی بودن حتی در دوزهای پایین موجب آسیب رساندن به سلول ها می شود، پروتئین اصلاح شده گرافن از اکسید مواد نانوکامپوزیت توسعه یافته ای ساخته شده که بدون مسمویت بوده و حتی می توان در دزهای بالا نیز از آن استفاده کرد.
تیم تحقیقاتی می گوید: خازن بیوالکتریکی ساخته شده فقط یک میکرومتر ضخامت دارد و خاصیت انعطاف پذیری دارد که اجازه می دهد در تنش های مکانیکی که در بدن به وجود می آید تغیری نکند و در جای خود ثابت بماند، ضمن اینکه می تواند مانند باتری های لیتیومی که در دستگاه های ضربان ساز فعلی استفاده می شود، انرژی مورد نیاز این دستگاه ها را تامین کند.
مقاله این تیم تحقیقاتی در مجله مواد انرژی پیشرفته منتشر شده است.