به گزارش خبرگزاری ایمنا، فناوری ایمپلنت‌های پزشکی مدرن در دهه‌های اخیر نقش بی‌بدیلی در درمان بیماری‌های قلبی، عصبی و مزمن ایفا کرده است. ضربان‌سازها، تعدیل‌کننده‌های عصبی و حسگرهای داخلی نمونه‌هایی هستند که با قابلیت ثبت / کنترل دقیق عملکرد بدن، امکان زندگی سالم‌تر را برای میلیون‌ها انسان فراهم آورده‌اند، با این حال فناوری‌های کنونی همچنان با موانع جدی روبه‌رو هستند که مهم‌ترین آن‌ها نیاز به باتری‌های حجیم، جراحی‌های پرریسک و عوارض ناشی ازگرما و تخریب بافت است.

تعویض باتری مستلزم عمل جراحی مجدد بوده و حتی نسل جدید ایمپلنت‌های سیم‌پیچی در فرکانس‌های بالا عوارض گرمایی و آسیب سلولی به جا می‌گذارند، ضمن آنکه کوچک‌ترسازی بیش از حد موجب کاهش بازدهی و افزایش ریسک می‌شود. این چالش‌ها پژوهشگران را بر آن داشت تا به دنبال راه‌حلی نوآورانه، کم‌تهاجمی و با بازدهی بالا بگردند. پژوهشگران MIT با تکیه بر دانش چندرشته‌ای نانوالکترونیک، بیوفیزیک و علم مواد، موفق شدند آنتن مغناطیسی-پیزوالکتریک با طول تنها ۲۰۰ میکرومتر توسعه دهند. این آیتم می‌تواند به سادگی یک تزریق سرم (بدون نیاز به جراحی) وارد بدن شود و با میدان مغناطیسی بسیار کم‌خطر، لرزش مکانیکی ایجاد کند تا با استفاده از لایه پیزوالکتریک، انرژی الکتریکی ایمن و کافی برای ایمپلنت فراهم کند.

مقاله منتشرشده در IEEE Transactions و گزارش رسمی MIT News بر اهمیت انقلابی بودن این فناوری در عرصه سلامت تأکید دارد. این فناوری نه‌تنها از معضل باتری، جراحی‌های اضافی و گرمای فرکانس بالا عبور کرده، بلکه بستر پیشرفت نسل‌های آتی بیوالکترونیک را نیز آماده می‌کند. بازدهی آنتن MIT در مقایسه با نمونه‌های رایج، تا ۱۰۰ هزار برابر افزایش داشته و این ادعا از آزمایش‌های معتبر آزمایشگاه Media Lab و گروه Nano-Cybernetic Biotrek پشتیبانی می‌شود.

آنتن تزریقی MIT بر پایه دو لایه بسیار پیشرفته ساخته شده است: فیلم مغناطیس‌سخت و فیلم پیزوالکتریک. لایه مغناطیس‌سخت، بیشتر از آلیاژهای فریت نانوکامپوزیت تشکیل می‌شود که با اعمال میدان مغناطیسی متناوب، دچار تغییر شکل مولکولی و ارتعاش می‌گردد. این ارتعاشات مکانیکی به لایه پیزوالکتریک منتقل می‌شود که به خاطر ویژگی منحصربه‌فرد «اثر پیزوالکتریک»، ظرفیت تولید بار الکتریکی دارد. بدین ترتیب با وجود اعماق زیاد بدن و فاصله زیاد با آنتن خارجی، انتقال انرژی بدون سیم انجام می‌شود.

عملکرد این آنتن در فرکانس ۱۰۹ کیلوهرتز، منحصربه‌فرد است؛ زیرا میدان مغناطیسی فرکانس پایین نسبت به نمونه‌های GHz تلفات حرارتی کمتری داشته و ایمنی بافت‌های بدن را تضمین می‌کند، بازدهی این سیستم به اندازه‌ای بالا است که حتی با کاهش ابعاد به کمتر از قطر یک سوزن، توان کافی برای تجهیزات حساس (ضربان‌ساز، محرک مغز، حسگرهای قندخون و…) تأمین می‌شود، این فناوری امکان چندآنتنه شدن نیز دارد؛ یعنی بیماران می‌توانند همزمان چندین ایمپلنت کوچک در نقاط مختلف بدن داشته باشند که بدون نیاز به جراحی، توسط یک دستگاه خارجی (در قالب یک برچسب پوستی) فعال و شارژ می‌شوند، این دستگاه خارجی می‌تواند در جیب لباس نیز به همراه داشته شود و بدون مزاحمت یا محدودیت حرکتی، میدان مغناطیسی بی‌خطر را به داخل بدن برساند. سهولت درج آنتن، طول عمر بالا، حذف تمام عوارض جراحی و نبودنیاز به تعویض باتری، نقشه راه جدیدی برای تحول ایمپلنت‌های پزشکی در سراسر جهان است. تولید انبوه این آنتن‌ها نیز به دلیل استفاده از فناوری ساخت میکروچیپ، هزینه بسیار کمی خواهد داشت و شرایط بهره‌گیری گسترده را حتی در کشورهای کم‌درآمد نیز فراهم می‌کند.

دستاورد MIT تنها یک نوآوری آزمایشگاهی نیست؛ بلکه به سرعت در حال حرکت به سمت کاربردهای صنعتی، بالینی و حتی زندگی روزمره بیماران است، چشم‌انداز آینده شامل ایمپلنت‌های به‌طورکامل هوشمند و شبکه‌ای است که می‌توانند داده‌های حیاتی (قند، فشار، ریتم قلب، پارامترهای عصب‌شناختی و…) را به‌صورت لحظه‌ای پایش و حتی با هوش مصنوعی تحلیل کنند، با ظهور نسل جدید آنتن‌های نانو، انواع دستگاه‌های پزشکی مبتلایان به بیماری‌های مزمن، پارکینسون، صرع، دیابت، نارسایی قلبی و حتی بیماران ریوی، بدون دغدغه جراحی باز یا نیاز به باتری و جایگزینی آن مدیریت خواهند شد؛ از جنبه اجتماعی، کاهش هزینه درمان، افزایش کیفیت زندگی، حذف عوارض جراحی‌های مکرر و حتی رفع نگرانی‌های بیماران و خانواده‌هایشان، از دستاوردهای بی‌سابقه این فناوری به شمار می‌رود، همچنین این رویکرد می‌تواند راه‌حلی برای مناطق محروم یا نقاطی باشد که دسترسی به تجهیزات پیشرفته یا پزشک متخصص دشوار است.

متخصصان پیش‌بینی می‌کنند ظرف دهه آینده با ادغام این آنتن‌ها و فناوری داده‌کاوی ابری، بستری برای تحول پزشکی شخصی‌سازی‌شده ایجاد شود که در آن هر بیمار پروتکل اختصاصی و ایمن دریافت کند. از منظر پژوهشی نیز، امکان تلفیق این سیستم با فناوری نانوبیوسنسورها، تحریک مغز عمیق، ردیاب‌های زیستی و هوش مصنوعی پیشرفته میسر می‌شود که نه‌تنها درمان، بلکه پیشگیری و تشخیص زودهنگام بیماری‌ها را متحول خواهد ساخت. در یک جمله، آنتن تزریقی MIT افق نوینی پیش‌روی پزشکی و سلامت بشر قرار داده که شاید پیش از این فقط در آثار علمی-تخیلی تحقق می‌یافت.