تنظیم ضربان قلب با کمک تتوی گرافن

وقتی صحبت از خالکوبی یا همان تتو می شود، بیشتر ذهن ها به سمت تصاویر نقش بسته روی پوست با هدف زیبایی معطوف می شود، در حالی که محققان موفق به ساخت نوعی تتوی مبتنی بر گرافن شده اند که قادر به تنظیم ضربان قلب است.

به گزارش سیناپرس، یافته های جدید محققان نشان می دهد: خالکوبی گرافنی در موش‌ها می‌تواند ضربان غیرطبیعی و کند را درمان کند. بر این اساس اعلام شد که این دستگاه مانند یک ضربان ساز آینده نگر، سیگنال های الکتریکی ارسال می کند که به قلب کمک می کند خون را به درستی پمپاژ کند.

ایگور افیموف، مهندس قلب و عروق در دانشگاه نورث وسترن شیکاگو، معتقد است که این دستگاه الکترونیکی در حال حاضر یک اثبات مفهومی است، اما یک نسخه از این تتو برای استفاده در قلب انسان می‌ تواند ظرف پنج سال آینده برای آزمایش آماده شود.

افیموف و همکارانش سال‌ ها برای ایجاد دستگاه ‌های کاشتنی که مطابق با بدن هستند کار کرده ‌اند. یکی از چالش‌ های اصلی در حوزه فوق این است که چگونه می ‌توان وسایل الکترونیکی سخت را با بافت های نرم و گاهی ضربان دار پیوند داد. برای اکثر ضربان سازهای فعلی، پزشکان الکترودها را روی سیم های بلند از طریق ورید داخل قلب می گذرانند. قلب حدود ۱۰۰ هزار بار در روز می زند و با هر تپش، این سیم‌ ها خم می ‌شوند.

افیموف در این رابطه می گوید: خم شدن دائمی دستگاه ها باعث می شود سیستم های مشابه در نهایت خراب شوند. یک راه حل این است که از مواد بسیار نازک مانند ژل های پلاستیکی استفاده کنید که همراه با حرکات قلب حرکت می کنند.

در سال ۲۰۲۱، افیموف موضوعی را کشف کرد، امیدوارکننده به نظر می رسید. در این طرح ابتکاری، کاغذی روی دستگاه های گرافنی که مانند خالکوبی های موقت روی پوست اعمال می شد، مورد استفاده قرار گرفت.

به گزارش سیناپرس، دیمیتری کریف، مهندس زیست پزشکی در دانشگاه تگزاس در آستین که خالکوبی گرافن را ابداع کرد، می ‌گوید برخلاف اجزای فلزی که اغلب در قطعات الکترونیکی استفاده می ‌شوند، گرافن از نظر اتمی نازک است.

نای چانگ یه (Nai-Chang Yeh) ، دانشمند علوم فیزیک که در این پروژه دخالتی نداشت، در رابطه با تتوی گرافن می گوید: گرافن یک لایه منفرد از اتم های کربن است که در یک الگوی لانه زنبوری چیده شد و یک ماده جذاب برای استفاده در پزشکی است. گرافن بسیار انعطاف پذیر، زیست سازگار و همچنین بسیار شفاف است. این ماده رسانای خوبی محسوب شده و از نظر مکانیکی نیز قوی است.

طی این مطالعات جدید محققان با همکاری یکدیگر این تتوهای گرافنی در آزمایشاتی بر روی قلب موش های زنده استفاده کردند. گزارش های این تحقیقات در موش ها، نشان می دهد: این نوع خاص از خالکوبی قلب می تواند ضربان نامنظم را با ارسال پالس های الکتریکی به اندام اصلاح کند.

در این خالکوبی ها، پزشکان یک لایه شفاف از گرافن را بین ورقه های سیلیکون کشسان و پلیمر بسیار نازک قرار می دهند. نواری طلایی گرافن را به سیم‌ هایی متصل می‌ کند که به منبع برق می ‌روند.

به گزارش سیناپرس، افیموف در توضیج فرایند فوق می ‌گوید که نسخه‌ های بعدی این خالکوبی بی ‌سیم خواهد بود و احتمالاً از یک آنتن کوچک برای دریافت سیگنال‌ های الکتریکی از یک دستگاه خارجی که روی قفسه سینه فرد قرار می ‌گیرد استفاده می ‌کند.

افیموف پیش بینی می کند در آینده ای نه چندان دور، الکترود های گرافن به اندازه دانه های برنج ساخته شوند که به عضله قلب تزریق می شود. چنین تجهیزات مینیاتوری می توانند وظایف ضربان سازی را بدون اجزای معمولی درهم و برهم فعلی انجام دهند.

شرح کامل این پژوهش به صورت آنلاین در آخرین شماره مجله تخصصی Advanced Materials منتشر شد.

مترجم: فاطمه کردی