DEMET İLCE / MUHABİR
Kablosuz şarj cihazı, enerjiyi vücutta kablosuz olarak hareket ettirerek veya vücudun kendisinden enerji toplayarak implantlara ve diğer cihazlara güç sağlayabilir.
Sensörler veya ilaç dağıtım sistemleri gibi biyoelektronik cihazların çoğu genellikle yerleşik pillerin kapasitesiyle sınırlıdır. Ayrıca sıklıkla harici bir güç kaynağına da bağlanabilirler; ancak bu, özellikle hastanın parçaları çıkarmak veya değiştirmek için ameliyata ihtiyacı varsa, enfeksiyona neden olma riski taşır.
Bu sorunu aşmak için bilim insanları derinin altına yerleştirilebilen bir kablosuz şarj çipi prototipi geliştirdiler. Fareler üzerinde test edilen prototip, ya kablosuz olarak enerjiyi vücutta aktarabiliyor ya da vücuttan enerji toplayabiliyor.
Araştırmacılar, Science Advances dergisinde 15 Kasım'da yayınlanan bir makalede, esnek ve yumuşak deri altı çipin aynı zamanda bir prosedür sırasında dokunun şekline uyum sağlayabildiğini ve biyolojik olarak parçalanabildiğini yazdı.
Fiziksel Bilimler Fakültesi'nde elektronik profesörü olan ortak yazar Wei Lan, "Prototip güç kaynağı sistemimiz, etkili ve güvenilir enerji çözümleri sağlama potansiyeli ile biyolojik olarak parçalanabilen, vücuda yerleştirilebilir geniş bir tıbbi cihaz yelpazesinin geliştirilmesinde önemli bir adımı temsil ediyor" dedi.
Prototip güç kaynağı, cildin üzerine ikinci bir bobin yerleştirildiğinde şarj olan bir magnezyum bobin kullanıyor. Güç bir devreden geçiyor ve ardından çinko-iyon hibrit kapasitörlerden oluşan bir enerji depolama modülüne giriyor.
Enerjiyi kimyasal biçimde depolayan pillerin aksine, bu süper kapasitörler gücü elektrik enerjisi olarak depolar. Ayrıca yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler ve pillerden birim başına daha az enerji depolasalar bile, tek seferde büyük miktarda enerjiyi boşaltabilirler.
Araştırmacılar bu prototipi, enerji hasadı ve enerji depolamayı birleştiren biyolojik olarak parçalanabilen, çip benzeri bir implantın içine yerleştirdiler. Prototip tıbbi bir implanta takıldığında, sabit bir güç kaynağı sağlamak için güç, devreden doğrudan cihaza ve kapasitöre aktarıldı.
Farelerde kablosuz implant 10 güne kadar çalıştı ve iki ay içinde tamamen çözünerek biyolojik olarak parçalanabilirliğini kanıtladı. Ancak Lan, ekibin sistemi saran koruyucu polimer ve balmumu katmanlarını kalınlaştırması durumunda potansiyel olarak daha uzun süre dayanabileceğini söyledi.
Araştırmacılar ayrıca kablosuz şarj cihazını bir ilaç dağıtım sistemi olarak da test etti ve ateşi olan farelere antiinflamatuar ilaç verdi. 12 saat sonra, implant takılmayan farelerin vücut sıcaklıkları, çip takılanlara göre çok daha yüksekti; bu da cihazın ilacı başarılı bir şekilde ilettiğini gösteriyordu.
Ancak yeni prototipin insanlarda test edilmeye hazır hale gelmesi için birçok engelin aşılması gerekiyor. İlaç dağıtım deneylerinde, bazı farelere anti-inflamatuarlarla bağlanmış yüksüz implantlar da verildi ve sıcaklıkları düştü, bu da bir miktar pasif ilaç salınımına işaret etti. Ekip ayrıca cihazı açıp kapatma konusunda da uzman değil; yalnızca gücü bittiğinde çalışmayı durduruyor.
Gelecekteki araştırmaların ayrıca cihazın boyutunu ve biyolojik olarak tamamen parçalanabilirliğini de ele alması gerekecek.
Lan, "Şu anda sistemin boyutu hala nispeten büyük ve AC ile DC arasında dönüşüm sağlayan küçük bir doğrultucu modül içeriyor ve kararlılığın daha da geliştirilmesi gerekiyor. Gerçek biyomedikal uygulamalara ulaşmak için hala belli bir mesafe var." dedi.
