محققانی از دانشگاه آکسفورد به یک پیشرفت مهم به سمت تحقق وسایل مینیاتوری یکپارچه شده بیولوژیکی (bio- integrated) دست یافته اند که قابلیت تحریک مستقیم سلول ها را دارد.
به گزارش ایرنا به نقل از «سای تک دیلی»، وسایل کوچ یکپارچه شده بیولوژیکی که قادر به تراکنش با سلول ها و تحریک آن ها هستند، میتوانند کاربردهای درمانی مهمی از قبیل انتقال هدفمند دارو و بهبود سریع تر زخم ها داشته باشند. اما یکی از موانع اصلی در این راه فراهم کردن یک منبع کارآمد برق در مقیاس میکرو برای این وسیله ها بوده است.
برای پرداختن به این مساله، محققانی از بخش شیمی دانشگاه آکسفورد یک منبع برق مینیاتوری ساخته اند که قادر به تغییر فعالیت سلول های عصبی انسان است. این وسیله جدید با الهام از چگونگی تولید برق توسط «مارماهی الکتریکی» (electric eels)، از افت حرارت یونی داخلی برای تولید انرژی استفاده می کند.
این منبع قدرت نرم مینیاتوری شده از طریق رسوب دادن زنجیره ای از پنج قطره هیدروژل رسانا در اندازه نانولیتر( یک شبکه سه بعدی از زنجیره های پلیمری دربردارنده مقدار زیادی آب جذب شده) تولید می شود. هر کدام از این قطره ها ترکیب متفاوتی دارد و به این ترتیب یک افت حرارت (gradient) تمرکز نمکی در طول زنجیره ایجاد می شود. این قطره ها توسط لایه های چربی از همسایه های خود جدا می شوند. این لایه های چربی حمایت مکانیکی فراهم می کنند در حالیکه از جریان یافتن یون ها در بین قطرات جلوگیری می کنند.
منبع قدرت (برق) از طریق سرد کردن این ساختار تا چهار درجه سانتی گراد و تغییر محیط پیرامونی روشن می شود؛ این موجب وقفه در لایه های چربی شده و موجب می شود که قطرات یک هیدروژل مداوم تشکیل دهند. این روش به یون ها اجازه می دهد که از درون هیدروژل رسانا حرکت کنند. با ارتباط دادن قطرات پایانی به الکترودها، انرژی آزادشده از یون ها به برق تبدیل می شود و به ساختار هیدروژل اجازه می دهد که به عنوان یک منبع نیرو برای اجزای خارجی عمل کند.
در این مطالعه، منبع برق قطره ای فعال شده یک جریان برق ایجاد کرد که برای بیش از ۳۰ دقیقه دوام داشت. حداکثر توان برق خروجی تولیدشده از ۵۰ قطره نانولیتر حدود ۶۵ نانووات بود.
این تیم تحقیقاتی سپس نشان داد که چگونه میتوان سلول های زنده را به یک سر این وسیله متصل کرد تا به این ترتیب فعالیت آن ها را بتوان بطور مستقیم توسط جریان یونی تنظیم کرد.
دکتر «یوجیا ژانگ» از دانشکده شیمی دانشگاه آکسفورد و محقق اصلی این مطالعه گفت:منبع برق نرم مینیاتوری شده یک پیشرفت در حوزه دستگاه های یکپارچه شده بیولوژیکی است. ما با مهارکردن افت حرارتی (گرادیان) یونی یک سیستم مینیاتوری سازگار بیولوژیکی برای تنظیم سلول ها و بافت ها در مقیاس نانو تولید کردیم که گستره وسیعی از کاربردهای بالقوه در بیولوژی و پزشکی را می گشاید.
- 18
- 4
