İmplantlarda pile son: İnsan hücresiyle entegre çalışan canlı enerji kaynağı geliştirildi

Massachusetts Amherst Üniversitesi (UMass Amherst) liderliğindeki mühendislik ekibi, giyilebilir ve vücut içine yerleştirilebilir tıbbi cihazların enerji ihtiyacını karşılamak için elektronik bileşenleri doğrudan insan hücreleriyle birleştiren bir ağ tasarladı. Science Advances dergisinde yayımlanan çalışma, kalp pilleri, defibrilatörler, beyin uyarıcıları ve koklear implantlar gibi cihazlarda hacimli ve ömrü sınırlı pillerin yerine vücudun ürettiği hücresel enerjinin kullanılmasını hedefliyor.

DAĞITIK HÜCRESEL ENERJİ 

Geleneksel implantlar, zamanla tükenen ve değiştirilmesi için yeni operasyonlar gerektiren merkezi pillere dayanıyor. UMass Amherst Riccio Mühendislik Fakültesi’nden Doç. Dr. Jun Yao ve doktora öğrencisi Siqi Wang liderliğindeki ekip, bu yapıya alternatif olarak biyolojiyi taklit eden dağıtık bir sistem geliştirdi.

Araştırmacılar, vücuttaki her hücreyi günün 24 saati çalışan bağımsız bir enerji santrali olarak ele aldı. Amaç, hücrelerin ürettiği elektriksel ve mekanik enerjiyi doğrudan kaynağında toplamak.

HÜCRELERLE BÜTÜNLEŞEN AĞ 

Cihaz, mekanik hareketi elektriğe dönüştüren kurşun zirkonat titanat (PZT) malzemesinden yapılmış mikroskobik şeritlerin esnek bir polimer platform üzerine yerleştirilmesiyle oluşturuldu.

Platformdaki insan kalp hücreleri büyüdükçe PZT şeritleriyle ve cihazın yüzeyiyle bütünleşerek biyolojik dokuya benzer bir yapı meydana getirdi. Araştırmacılara göre hücresel düzeydeki bu bütünleşme, vücudun yabancı cisim tepkisini ve cihazı reddetme riskini en aza indiriyor.

KATMANLI YAPI AVANTAJI 

Laboratuvar testlerinde sistemin birim hacim başına güç yoğunluğunun merkezi pil sistemlerine kıyasla 10 kat daha yüksek olduğu gösterildi. Ultra ince filmlerin katmanlar halinde üst üste eklenebilmesi, cerrahi müdahale gereksinimini artırmadan elde edilecek güç miktarını yükseltme imkanı sunuyor.

Biyolojik dokuyla uyumlu çalışacak şekilde geliştirilen yapı, vücut içine yerleştirilen tıbbi cihazların pilsiz çalışmasına yönelik araştırmalara zemin hazırlıyor.