ابتكار جهاز من الألماس يُزرع في الجسم كبديل للدعامات

يُطوّر فريق من جامعة RMIT جهازاً تجريبياً مكوّناً من الألماس والتيتانيوم باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث يولّد الكهرباء من السوائل المتدفقة ويستقبل الطاقة لاسلكياً عبر الأنسجة، مما يمكّن من استشعار التغيرات في التدفق عن بُعد.

أهداف الابتكار ووصفه الأساسي

تشير المصادر العلمية إلى أن هذا الإبتكار قد يمهد لإنتاج غرسات طويلة الأمد مثل الدعامات الذكية وأنظمة إطلاق أدوية وأطراف صناعية لا تحتاج إلى بطاريات، وتكون مصممة خصيصاً لتتناسب مع المريض، مع عدم وجود إلكترونيات نشطة في الزرع. كما يتكوّن الهيكل من دمج ماس شبه موصل داخل مادة معدنية، ما يتيح التفاعل بين خصائص التوصيل والتشغيل والأمان الحيوي.

الهدف من التقنية خارج القطاع الطبي الحيوي

يؤكد الباحثون أن القدرة على استقبال الطاقة لاسلكياً وحصدها من تدفق السوائل يمكن أن تكون ذات قيمة في صناعات أخرى تحتاج أجهزة استشعار إلى مواقع يصعب الوصول إليها باستخدام مواد أقل نشاطاً في بيئتها. كما أن التصميم القائم على خلط الماس شبه الموصل في قاعدة معدنية يمنح الجهاز مرونة في التطبيقات المتنوعة مع الحفاظ على التوافق الحيوي والأمان.

التطبيقات المحتملة والتجارب المخبرية

يمكن للجهاز اكتشاف التغيرات في تدفق السوائل عن بعد في الاختبارات المعملية، دون الحاجة إلى أي إلكترونيات نشطة في الجزء القابل للزرع، وهو ما يوّلد إمكانات لزرعات مستقبلية قد تنذر بتطور المرض قبل تفاقمه، مع الجمع بين التيتانيوم الخفيف القوي والماس في بنية نشطة وتوصيلية عالية.

إمكانيات الطباعة وتطوير الزرعات

أوضحت البروفيسورة كيت فوكس أن الفريق أظهر أيضاً إمكانية طباعة الجهاز في أشكال معقدة ومصممة خصيصاً للمريض، مبينة أن الماس مع التيتانيوم يمنحان بنية خفيفة ومتينة، إضافة إلى كونها نشطة كهربائياً، وهو ما يتيح تصميم غرسات تؤدي وظائف ميكانيكية وتوفر أيضاً وظائف الاستشعار أو الطاقة. ويشير الباحثون إلى أن الابتكار يحتاج إلى مزيد من الاختبارات ويبحثون عن شركاء في القطاع الطبي الحيوي وغيره من القطاعات للمساعدة في تطوير التكنولوجيا إلى تطبيقات العالم الحقيقي.

اختبار الجهاز في المختبر

خضع الجهاز لاختبارات باستخدام محاليل مملحة في المختبر بدلاً من الدم، إذ يمكن للمبادئ نفسها أن تعمل داخل الجسم مع جريان الدم عبر سطح الزرع لتوليد الطاقة. وأوضح الدكتور بيتر شيريل أن التدفق عبر سطح الزرع يولّد إشارة كهربائية صغيرة وثابتة، وهي مزيج من العزل والموصل في مادة واحدة يتيح رؤية الكهرباء واستخدامها. ورغم أن هذه الإشارة وحدها لا تكفي لتشغيل معظم الأجهزة، إلا أنها عند دمجها مع الشحن اللاسلكي قد تشغّل عمليات زرع بسيطة.