راهکارهایی نوین برای درمان بیماری‌های قلبی و عصبی

به گزارش خبرگزاری ایمنا، ایمپلنت‌های بیوالکترونیک توانسته‌اند جایگاه ویژه‌ای در پزشکی مدرن پیدا کنند، این فناوری‌ها که بر اساس تعامل مستقیم با سیستم‌های بیولوژیکی عمل می‌کنند، نه تنها ابزارهای ارزشمندی برای درمان بیماری‌های مختلف بوده‌اند ودر بهبود کیفیت زندگی بیماران نیز نقش مهمی ایفا کرده‌اند.

این دستگاه‌ها می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی از بدن را دریافت کرده، آن‌ها را تحلیل و در صورت لزوم سیگنال‌های اصلاحی به بافت‌های بدن ارسال کنند. از میان کاربردهای متنوع ایمپلنت‌های بیوالکترونیک، درمان بیماری‌های قلبی و عصبی برجسته‌تر است.

بیماری‌های قلبی و عصبی با سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیکی ارتباط مستقیم دارند و به همین دلیل، ایمپلنت‌های بیوالکترونیک می‌توانند به طور مؤثری در درمان این بیماری‌ها کمک کنند. یکی از اولین ایمپلنت‌های بیوالکترونیک که کاربرد بالینی پیدا کرد، دستگاهOBXene برای درمان نامنظمی‌های ضربان قلب بود.

این دستگاه با ارسال سیگنال‌های الکتریکی به قلب، ریتم قلب را تنظیم می‌کند و از حملات قلبی جلوگیری می‌کند. از آن زمان به بعد، استفاده از ایمپلنت‌های بیوالکترونیک در درمان بیماری‌های قلبی به شدت گسترش یافته و دستگاه‌های پیشرفته‌تری معرفی شده‌اند، علی‌رغم پیشرفت‌های گسترده، چالش‌های مهمی هنوز بر سر راه این فناوری‌ها وجود دارد.

یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها در ایمپلنت‌های بیوالکترونیک، مسئله امپدانس الکتریکی بالا در سطح تماس بین ایمپلنت و بافت‌های بدن است. امپدانس الکتریکی، به مقاومت الکتریکی موجود در سطح تماس بین دو رسانا اشاره دارد. در مورد ایمپلنت‌های بیوالکترونیک، امپدانس بالا می‌تواند باعث کاهش کیفیت و دقت در انتقال سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیکی بین ایمپلنت و بافت‌ها شود.

این مشکل نه تنها بر کارایی دستگاه‌ها تأثیر منفی می‌گذارد، بلکه می‌تواند منجر به کاهش عمر ایمپلنت‌ها و نیاز به جایگزینی مکرر آن‌ها شود، مواد دوبعدی و راه‌حل‌های نوآورانه: معرفی MXene و OBXene در پاسخ به این چالش‌ها، محققان به دنبال مواد جدیدی بوده‌اند که بتوانند امپدانس الکتریکی را کاهش داده و کارایی ایمپلنت‌ها را بهبود بخشند. در این میان، مواد دوبعدی مانند گرافن و MXene به عنوان گزینه‌های امیدوارکننده مورد توجه قرار گرفته‌اند.

گرافن به دلیل ساختار تک‌لایه‌ای و ویژگی‌های رسانایی بالا، از مدت‌ها قبل به عنوان یک ماده نویدبخش در بیوالکترونیک شناخته شده بود، اما با ظهور MXene، این امیدها به سطح جدیدی ارتقا یافت، MXene یک ماده دوبعدی با ساختاری لایه‌ای و رساناست که به دلیل ویژگی‌های برتر الکتریکی، زیست‌سازگاری بالا و هزینه تولید پایین، به سرعت در حوزه بیوالکترونیک مورد توجه قرار گرفت.

خاصیت پیزوالکتریک OBXene و کاربردهای آن در ایمپلنت‌های قلبی

تحقیقات تازه نشان داده‌اند که با تغییرات مداری خاص، می‌توان ویژگی‌های الکتریکی MXene را بهبود بخشید؛ تیمی از محققان با استفاده از تکنیکی به نام شکست تقارن مداری، موفق به تغییر MXene به ماده‌ای جدید به نام OBXene شدند، OBXene با کاهش امپدانس الکتریکی در سطح تماس با بافت‌ها، کارایی ایمپلنت‌ها را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد، این ماده نه تنها توانایی کاهش امپدانس را دارد، بلکه از خاصیت پیزوالکتریک نیز بهره‌مند است که به تسهیل انتقال بار بین لایه‌های مختلف کمک می‌کند.

یکی از ویژگی‌های برجسته OBXene، خاصیت پیزوالکتریک آن است که به معنای تولید بار الکتریکی در پاسخ به فشار یا تغییرات مکانیکی است، این خاصیت ناشی از ساختار نامتقارن مداری OBXene است و به طور قابل ملاحظه‌ای در بهبود عملکرد ایمپلنت‌های بیوالکترونیک مؤثر است، این ویژگی به ویژه در کاربردهای قلبی اهمیت دارد. قلب به عنوان یک سیستم الکتریکی پیچیده عمل می‌کند و هر گونه اختلال در سیگنال‌های الکتریکی آن می‌تواند به مشکلات جدی منجر شود.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این پچ‌ها، عملیات بی‌سیم و بدون نیاز به باتری است، این ویژگی باعث می‌شود که دستگاه‌ها بدون نیاز به تعویض مداوم باتری و به طور خودکار به پایش و درمان بیماری‌های قلبی بپردازند. در آزمایش‌های انجام شده بر روی مدل‌های حیوانی مانند جوندگان و خوک‌ها، این پچ‌ها توانسته‌اند نتایج قابل توجهی را در بهبود عملکرد قلب نشان دهند.

کاربردهای بیوالکترونیک در درمان بیماری‌های عصبی علاوه بر کاربردهای قلبی، ایمپلنت‌های بیوالکترونیک مبتنی بر OBXene در درمان بیماری‌های عصبی نیز نویدبخش هستند. سیستم عصبی انسان به شدت به سیگنال‌های الکتریکی وابسته است و بسیاری از بیماری‌های عصبی مانند پارکینسون، صرع و آلزایمر به دلیل اختلال در ارسال و دریافت این سیگنال‌ها به وجود می‌آیند.

ایمپلنت‌های بیوالکترونیک با توانایی ضبط و ارسال سیگنال‌های الکتریکی در زمان واقعی، می‌توانند به طور مستقیم به اصلاح این اختلالات پرداخته و عملکرد طبیعی سیستم عصبی را بازگردانند. یکی از مزایای استفاده از OBXene در ایمپلنت‌های عصبی، کاهش امپدانس و بهبود کیفیت سیگنال‌های الکتریکی است که می‌تواند به دقت بالاتر در تشخیص و درمان اختلالات عصبی منجر شود.

کاربردهای بیوالکترونیک در بازتوانی عضلانی

کاربردهای بیوالکترونیک در بازتوانی عضلانی سیستم عضلانی نیز مانند سیستم عصبی به سیگنال‌های الکتریکی وابسته است، اختلالات عضلانی مانند فلج یا آتروفی عضلانی به دلیل نقص در سیگنال‌های الکتروفیزیولوژیکی ممکن است رخ دهند. ایمپلنت‌های بیوالکترونیک می‌توانند با ارسال سیگنال‌های الکتریکی مناسب، عملکرد عضلات را بازیابی کرده و به فرایند بازتوانی عضلات پس از آسیب‌های جدی کمک کنند.

چشم‌انداز آینده ایمپلنت‌های بیوالکترونیک پیشرفت‌های اخیر در حوزه ایمپلنت‌های بیوالکترونیک، به ویژه با استفاده از مواد نوآورانه مانند OBXene، نشان‌دهنده آینده‌ای روشن برای درمان بیماری‌های قلبی، عصبی و عضلانی است، این ایمپلنت‌ها با ویژگی‌های تشخیصی و درمانی پیشرفته خود، می‌توانند تحولی بزرگ در عرصه پزشکی ایجاد کرده و کیفیت زندگی بیماران را به طور قابل توجهی بهبود بخشند.

تحقیقات آینده می‌تواند به گسترش کاربردهای این فناوری‌ها و بهبود بیشتر عملکرد آن‌ها در محیط‌های بالینی کمک کند، اگرچه هنوز چالش‌هایی مانند بهبود پایداری طولانی‌مدت ایمپلنت‌ها و کاهش هزینه‌های تولید وجود دارد، اما روند رو به رشد تحقیق و توسعه در این زمینه نشان‌دهنده افزایش کارایی و دسترسی بیشتر به این فناوری در آینده نزدیک است.