تنظیم ضربان قلب با کمک گرافن

محققان موفق به ساخت نوعی خالکولب مبتنی بر گرافن شده اند که قادر به تنظیم ضربان قلب است.

به گزارش آی‌مدتودی به نقل از خبرگزاری صدا و سیما، یافته‌های جدید محققان نشان می‌دهد: 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، سیگنال‌های الکتریکی ارسال می‌کند که به قلب کمک می‌کند 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 می‌تواند طی پنج سال آینده برای آزمایش آماده شود.

افیموف و همکارانش سال‌ها برای ایجاد دستگاه‌های کاشتنی که مطابق با بدن هستند کار کرده اند. یکی از چالش‌های اصلی در این زمینه این است که چگونه می‌توان وسایل الکترونیکی سخت را با بافت‌های نرم و گاهی ضربان دار پیوند داد. برای بیشتر ضربان ساز‌های فعلی، پزشکان الکترود‌ها را روی سیم‌های بلند از طریق ورید داخل قلب می‌گذرانند. قلب حدود ۱۰۰ هزار بار در روز می‌زند و با هر تپش، این سیم‌ها خم می‌شوند.

افیموف می‌گوید: خم شدن دائم دستگاه‌ها باعث می‌شود سیستم‌های مشابه در نهایت خراب شوند. یک راه حل این است که از مواد بسیار نازک مانند ژل‌های پلاستیکی استفاده کرد که همراه با حرکات قلب حرکت می‌کنند.

در سال ۲۰۲۱، افیموف موضوعی را کشف کرد، در این طرح ابتکاری، کاغذی روی دستگاه‌های گرافنی استفاده شد که مانند خالکوبی‌های موقت روی پوست اعمال می‌شد.

دیمیتری کریف، مهندس زیست پزشکی در دانشگاه تگزاس که خالکوبی گرافن را ابداع کرد، می‌گوید برخلاف اجزای فلزی که اغلب در قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند، گرافن از نظر اتمی نازک است.

نای چانگ یه، دانشمند علوم فیزیک درباره تتوی گرافن می‌گوید: گرافن یک لایه منفرد از اتم‌های کربن است که در یک الگوی لانه زنبوری چیده شده 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 می شود و از نظر مکانیکی نیز قوی است.

در این مطالعات جدید محققان با همکاری یکدیگر این تتو‌های گرافنی را در آزمایش هایی بر روی قلب موش‌های زنده استفاده کردند. گزارش‌های این تحقیقات در موش ها، نشان می‌دهد: این نوع خاص از خالکوبی قلب می‌تواند ضربان نامنظم را با ارسال پالس‌های الکتریکی به اندام اصلاح کند.

در این خالکوبی‌ها، پزشکان یک لایه شفاف از گرافن را بین ورقه‌های سیلیکون کشسان و پلیمر بسیار نازک قرار می‌دهند. نواری طلایی گرافن را به سیم‌هایی متصل می‌کند که به منبع برق می‌روند.

افیموف در توضیج این فرایند می‌گوید که نسخه‌های بعدی این خالکوبی بی سیم خواهد بود و احتمالاً از یک آنتن کوچک برای دریافت سیگنال‌های الکتریکی از یک دستگاه خارجی استفاده می کند که روی قفسه سینه فرد قرار می‌گیرد.

افیموف پیش بینی می‌کند در آینده‌ای نه چندان دور، الکترود‌های گرافن به اندازه دانه‌های برنج ساخته شوند که به عضله قلب تزریق می‌شود. چنین تجهیزات مینیاتوری می‌توانند وظایف ضربان سازی را بدون اجزای معمولی انجام دهند.

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