Yeni teknoloji, ilaç dağıtımının, algılamanın ve diğer tıbbi uygulamaların uzaktan kontrolünü sağlayabilir.
Brigham ve Kadın Hastanesi’nden bilim adamları ile çalışan MIT araştırmacıları, insan vücudunun derinlerine implante edilen cihazlarla güç ve iletişim kurmak için yeni bir yol geliştirdiler. Bu tür cihazlar, ilaç vermek, vücudun içindeki koşulları izlemek veya beyni elektrik veya ışık ile uyararak hastalığı tedavi etmek için kullanılabilir.
İmplantlar, insan dokularından güvenle geçebilen radyo frekansı dalgalarıyla güçlendirilir. Hayvanlardeki testlerde, araştırmacılar, dalgaların, 1 metre mesafeden, dokuda 10 santimetre derinlikte bulunan cihazları çalıştırabildiğini gösterdi.
MIT’in Medya Laboratuarında yardımcı doçent olan Fadel Adib ve bu makalenin kıdemli yazarı,
“Bu küçük implante edilebilir cihazların pilleri olmamasına rağmen, artık onlarla vücut dışındaki bir mesafeden iletişim kurabiliyoruz. Bu, tamamen yeni tıp uygulamalarını açıyor, ”diyor. Bilgisayarlı Haberleşme Özel Haberleşme Grubu (SIGCOMM) Konferansı’nda ağustosda sunulacak.
MIT araştırmacıları, ilaç sağlamak için “akıllı hapları” uzaktan tetiklemete kullanılabilecek bir teknoloji geliştirdiler.
Pil gerektirmedikleri için, cihazlar küçük olabilir. Bu çalışmada, araştırmacılar bir pirinç tanesi büyüklüğünde bir prototip test ettiler, ancak daha da küçük olabileceğini tahmin ettiler.
MIT’nin Koch Bütünleştirici Kanser Enstitüsü’nde araştırma görevlisi olan Harvard Tıp Okulu, Brigham ve Kadın Hastanesi (BWH) yardımcı doçenti Giovanni Traverso. :
“Bu sistemlerle bir bataryaya ihtiyaç duymadan iletişim kurma kapasitesine sahip olmak önemli bir gelişme olacaktır. Bu cihazlar bir ilacın verilmesine yardımcı olmanın yanı sıra algılama koşullarıyla da uyumlu olabilir, ”diyor.
Kablosuz iletişim
Vücutta yutulabilen veya implante edilebilen tıbbi cihazlar, doktorlara birçok hastalığı teşhis etmek, izlemek ve tedavi etmek için yeni yollar sunabilir. Traverso’nun laboratuvarı artık ilaç salgılamak, yaşamsal belirtileri izlemek ve GI sisteminin hareketlerini tespit etmek için kullanılabilecek çeşitli yutulabilir sistemler üzerinde çalışıyor.
Beyinde, bir elektrik akımı sağlayan implante edilebilir elektrotlar, Parkinson hastalığını veya epilepsiyi tedavi etmek için sıklıkla kullanılan derin beyin stimülasyonu olarak bilinen bir teknik için kullanılır. Bu elektrotlar artık, kablosuz gücün kullanılması durumunda ortadan kaldırılabilen, deri altına implante edilen kalp pili benzeri bir cihaz tarafından kontrol edilmektedir. Kablosuz beyin implantları insanlarda kullanılmak üzere uyarlanmamış, ancak birçok nörolojik bozukluğu tedavi etmek için yararlı olabilecek optogenetik yoluyla nöron aktivitesini uyarmak veya inhibe etmek için ışığın iletilmesine yardımcı olabilir.
Şu anda, kalp pili gibi implante edilebilir medikal cihazlar, cihaz üzerindeki boşluğu en fazla kullanan ve sınırlı bir ömür sunan kendi pillerini taşırlar. Daha küçük, bataryasız cihazlar tasarlayan Adib, vücuda yayılan antenler tarafından yayılan radyo dalgaları ile implante edilebilir cihazların kablosuz olarak çalıştırılma olasılığını araştırıyor.
Şimdiye kadar, bunun yapılma ihtimali zor olmuştur, çünkü radyo dalgaları vücuttan geçerken dağılma eğilimindedir, bu yüzden yeterli güç sağlama konusunda çok zayıflar. Bunu aşmak için araştırmacılar “Vivo Networking” (IVN) olarak adlandırdıkları bir sistem geliştirdiler. Bu sistem, biraz farklı frekanslarda radyo dalgaları yayan bir dizi antene dayanır. Radyo dalgaları yayıldıkça, birbirleriyle örtüşüyor ve farklı şekillerde birleşiyorlar. Dalgaların yüksek noktalarının üst üste geldiği belirli noktalarda, implante edilmiş bir sensöre güç sağlamak için yeterli enerji sağlayabilirler.
Adib; “Birbirinden biraz farklı olan frekansları seçtik, ve bunu yaparken, belli bir zaman içinde bunların yükseklere aynı zamanda ulaşacağını biliyoruz. Yükseklere aynı anda ulaştığında, cihaza enerji vermek için gereken enerji eşiğini aşabiliyorlar ”diyor.
Yeni sistemle, araştırmacılar, geniş bir alan üzerinde güç aktarıldığı için, vücuttaki sensörlerin tam yerini bilmeye gerek duymazlar. Bu aynı zamanda birden fazla cihazı aynı anda çalıştırabilecekleri anlamına gelir. Sensörlerin bir güç patlaması yaşamaları durumunda, antene tekrar bilgi aktarmalarını söyleyen bir sinyal de alırlar. Araştırmacılar, bu sinyal bir ilacın salınımını, bir elektrik patlaması veya bir ışık nabzını uyarmak için de kullanılabileceğini söylüyorlar.
Uzun mesafe güç
Domuzlarda yapılan testlerde, araştırmacılar, vücudun dışından bir metreye, vücutta 10 santimetre derinliğe sahip bir sensöre güç gönderebildiklerini gösterdi. Sensörler, cildin yüzeyine çok yakın konumdaysa, 38 metreye kadar güç verilebilir.
Adib, “Şu anda ne kadar derine gidebileceğinizi ve vücudun dışına ne kadar gidebileceğinizi arasında bir tradeoff var” diyor.
Araştırmacılar şimdi güç dağıtımını daha verimli hale getirmek ve daha uzak mesafelere aktarmak için çalışıyorlar. Bu teknolojinin RFID uygulamalarını, envanter kontrolü, perakende analitiği ve “akıllı” ortamlar gibi diğer alanlardaki iyileştirme potansiyeline sahip olduğunu ve daha uzun mesafe nesne takibi ve iletişimi sağladığını söylüyor.
Araştırma, Media Lab Konsorsiyumu ve Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildi.
Kaynaklar:
Bu makaleyi 4 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
