Geleneksel sistemlere kıyasla 10 kattan fazla enerji yoğunluğu sağlayan teknolojinin, kalp pilleri ve tıbbi implantlarda pil değişim ameliyatı ihtiyacını azaltması hedefleniyor.
ABD’deki Massachusetts Amherst Üniversitesi mühendisleri, canlı dokularla uyumlu çalışarak mekanik hareketlerden elektrik üreten yeni bir biyohibrit cihaz tasarladı. "Biohybrid mesh harvester" (biyohibrit ağ toplayıcı) olarak adlandırılan ve sonuçları Science Advances dergisinde yayımlanan çalışma, insan vücudunun kendi biyolojik hareketlerini mikro ölçekte enerjiye dönüştürmeyi amaçlıyor.
ESNEK AĞ YAPISI VE PZT SERAMİK ŞERİTLERLE KESİNTİSİZ ENERJİ
Sistem, esnek polimer bir ağ üzerine entegre edilmiş çok sayıda mikro boyutlu piezoelektrik üreteçten oluşuyor. Araştırmacılar, mekanik baskı ve biçim değişikliklerinde elektrik yükü açığa çıkaran PZT (kurşun zirkonat titanat) seramik malzemesinden üretilen ince şeritleri bu gözenekli ağ yapısına yerleştirdi.
Tasarımın açık ve esnek yapısı, canlı hücresel dokuların elektronik bileşenlerin arasına ve çevresine doğru doğal biçimde büyümesine imkan tanıyor. Laboratuvar ortamında insan kalp hücreleriyle bütünleştirilen sistem, hücrelerin kasılıp gevşeme hareketleri sırasında esneyerek sürekli elektrik üretmeyi başardı.
GELENEKSEL SİSTEMLERE KIYASLA 10 KAT DAHA YÜKSEK ENERJİ YOĞUNLUĞU
Doğrudan doku yüzeyine yerleştirilen ve mekanik uyumsuzluklara yol açabilen geleneksel piezoelektrik toplayıcıların aksine, yeni yöntemde mikro üreteçler hücresel ağın tamamına dağıtılıyor. Cihazın doku hareketlerine tam uyum sağlaması sayesinde, etkin hacim başına geleneksel merkezi sistemlere kıyasla 10 katın üzerinde enerji yoğunluğuna ulaşıldı.
Ayrıca üst üste eklenebilen ince katmanlı ağ mimarisi sayesinde cihazın fiziksel hacmi belirgin şekilde artırılmadan farklı voltaj ve güç gereksinimlerine göre ölçeklendirilebileceği bildirildi.
TIBBİ İMPLANTLARDA VE GİYİLEBİLİR SENSÖRLERDE YENİ DÖNEM
Geliştirilen altyapının gelecekte kalp pilleri, ritim izleme cihazları, nörostimülatörler ve düşük güçle çalışan tıbbi sensörlerde kullanılması öngörülüyor. Kalp pillerinde yaşanan cerrahi pil değişimi zorunluluğunu ve cihaz hacmini azaltması beklenen sistem, biyolojik dokuyla hücresel düzeyde entegre olduğu için biyouyumluluk açısından da avantaj sunuyor.
Henüz laboratuvar aşamasında olan teknolojinin canlı organizmalardaki uzun vadeli dayanıklılığı, biyouyumluluğu ve PZT malzemesindeki kurşunun dokulara sızmasını önleyecek yalıtım çözümleri üzerindeki araştırmalar devam ediyor.
