درمان به‌وسیله‌ی اسید معده
طاهره مصطفویدر۱۴۰۳/۲/۱۸اسید معده تنها برای تجزیه و شکستن غذایی که می‌خوریم (که این غذا ممکن است شامل موادی باشد که بدن ما اصلا نیازی به آن‌ها ندارد) نیست بلکه می‌تواند واحدهایی در بدن ما را که مسئول حفظ سلامت‌مان می‌باشند ، نیز تحت کنترل خود درآورد.دانشمندان یک کپسول گالوانی (ولتائیک) قابل هضم شدن طراحی کردند که وقتی شخص آن را قورت می‌دهد، در مسیر دستگاه گوارش قرار گرفته و شروع به کار می‌کند به این صورت که وقتی در تماس با اسید داخل معده قرار می‌گیرد، انرژی تولید می‌کند.
این سلول می‌تواند به عنوان منبع تولید انرژی برای سنسورهایی که علائم حیاتی مانند ضربان قلب یا الگوی تنفسی بدن را نشان می‌دهند، به کار گرفته شود. همچنین از این سلول می‌توان به عنوان باتری برای دستگاه‌هایی که مسئول رساندن دارو در داخل بدن هستند نیز استفاده کرد.
یکی از مهندسین پزشکی دانشگاه MIT به نام Giovanni Traverso می‌گوید: ما باید به دنبال راه‌هایی باشیم که با آن‌ها بتوان این سیستم‌های قابل هضم را در مدت‌های طولانی انرژی رسانی کرد. (سیارک)
"می‌بینیم که مسیر دستگاه گوارش یک فرصت واقعا منحصر به فرد را برای قرارگیری دستگاه‌های رهایش دارو و سنسورها به وجود آورده، اصل مورد توجه در این دستگاه‌ها نحوه‌ی تامین انرژی مورد نیازشان است. "
سلول گالوانی را شاید بتوان به آرمایشی تشبیه کرد که در دوره‌ی دبیرستان انجام می‌دادیم، آزمایش باتری لیمو، که در واقع اساس کار آن به این صورت بود که اسید سیتریک یک جریان الکتریکی ضعیف را بین دو الکترود ایجاد می‌کرد.
در طراحی که محققان انجام داده‌اند، سلول قابل هضم یک کپسول استوانه‌ای شکل نسبتا بزرگ است که حدود 40 میلی‌متر طول دارد و قطر آن به 12 میلی‌متر می‌رسد (1.6 اینچ در 0.5 اینچ) و الکترودهای روی (Zn) و مس (Cu) بر روی سطح آن قرار گرفته‌اند.
البته نمونه‌ی اولیه در این ابعاد برای استفاده‌ی انسان بسیار بزرگ است. محققان ادعا میکنند برای اینکه انسان بتواند آن را قورت دهد، می‌توان ابعاد وسیله را به یک سوم ابعاد کنونی کاهش داد. اما در حال حاضر نمونه اولیه تنها بر روی خوک‌ها آزمایش شده‌است.
روی (Zn) که بر روی سطح کپسول قرار دارد در نقش آند عمل می‌کند و یون‌ها را زمانی که در تماس با اسید معده (که در نقش الکترولیت می‌باشد) قرار می‌گیرند جمع‌آوری می‌کند و یک جریان الکتریکی را به سوی کاتد مسی حمل می‌کند.
به‌منظور روشن شدن نحوه‌ی عملکرد دستگاه، آن را در شکم خوک‌ها قرار داده و نتایج به شرح روبه‌رو به‌دست آمدند: سلول گالوانی، ولتاژی به‌اندازه‌ی 0.1 تا 0.2 ولت تولید کرد، اما محققان توانستند با قرار دادن یک خازن در کپسول این ولتاژ را تا مقادیر 2.2 تا 3.3 ولت تقویت کنند.
این ولتاژ به اندازه‌ی کافی بزرگ است و می‌توان آن را با ولتاژی که یک باتری آلکینی تولید می‌کند مقایسه کرد. محققان از این ولتاژ به عنوان منبع تغذیه برای یک سنسور دمایی و یک فرستنده‌ی 900 مگاهرتزی بی‌سیم که در داخل کپسول قرار داده شده بود استفاده کردند.
با توانی که این سلول تولید کرده بود، سنسور دمای داخل شکم خوک را ثبت کرده و توسط فرستنده این اطلاعات را به یک ایستگاه دریافت اطلاعات که 2 متر با فرستنده فاصله داشت مخابره کرد همچنین هر 12 ثانیه یک سیگنال جدید توسط این فرستنده، فرستاد می‌شد.
یکی از مهندسان الکترونیک در گروه به نام Phillip Nadeau به دانشمند Abby Olena در The Scientist می‌گوید: ما می‌توانیم یک توان نسبتا ثابتی برای اندازه‌گیری دقیقه به دقیقه‌ی دما و فرستادن آن با یک فرستنده‌ی بی‌سیم به‌دست آوریم.
اندازه‌ی کپسول به این موضوع بستگی دارد که شما از سلول انتظار انجام چه کاری را دارید و برای آن کار چه میزان توان مورد نیاز است. کپسول اولیه‌ی 40 میلی‌متری به این دلیل بزرگ بود که شامل سنسور دما و فرستنده نیز بود.
اما گروه محققان یک سلول قابل هضم بسیار کوچک‌تر نیز طراحی کردند که ابعاد آن 2mm×1mm×1.5mm بود و کار آن رهایش دارویی بود که توسط یک صفحه از جنس طلا محبوس شده بود.
خوبی این سیستم‌ها این است که منبع تغذیه‌ی قابل هضم را می‌توان در تامین توان مورد نیاز تمامی سنسورها و وسایل پزشکی مورد استفاده قرار داد. همچنین برخلاف باتری‌های مرسوم در این سلول‌ها خطرات شیمیایی محتمل به صفر رسیده است.
"معمولا وقتی یک باتری درون بدن کار گذاشته می‌شود، باید باتری را در یک بسته‌بندی مطمئن که در آن از مواد مشخصی استفاده شده است قرار داده و الکترولیت و الکترودها نیز باید داخل همین بسته‌بندی قرار داده شوند" این اطلاعات را مهندس Hanqing Jiang از دانشگاه آریزونا در اختیار The Scientist قرار داده که البته وی در تحقیق شرکت نداشته وی همچنین اضافه می‌کند که در مورد این باتری‌ها ممکن است الکترولیتی که درون بسته‌بندی قرار گرفته از آن خارج شود و مقداری از آن به درون بدن انسان راه پیدا کند که می‌تواند باعث آسیب شود و یا حتی سمی باشد.
در آزمایشی که بر روی خوک‌ها صورت گرفت، 6 هفته طول کشید تا دستگاه در مسیر دستگاه گوارش قرار بگیرد.
هر چه محیطی که سلول در آن قرار می‌گیرد اسیدی‌تر باشد قادر به تولید توان بیشتری نیز می‌باشد. از این رو وقتی سلول به سمت محیط خنثی روده‌ی کوچک حرکت می‌کند، واکنش‌های شیمیایی حدود 100 برابر کمتر از زمانی که در مجاورت اسید معده هستند، ولتاژ ایجاد میکنند.
با این حال با توجه به Traverso ، حتی در محیطی که کمتر اسیدی است نیز توان تولید می‌شود و از این توان کمتر می‌توان برای فرستادن اطلاعات در بازه‌های زمانی بزرگ‌تر و دفعات کمتر استفاده کرد.
البته برای اینکه این باتری‌های قابل هضم در بدن انسان استفاده شوند، به وقت و تحقیق بیشتری نیاز داریم تا کاملا مطمئن شویم که این سلول‌ها ضرری برای بدن ندارند و استفاده از آن‌ها خطری برای انسان ایجاد نمی‌کند.
با این حال ایده‌ی کار دارای پتانسیل بسیار زیادی است و می‌توان امید داشت، با این روش سنسورها و تکنولوژی‌هایی ایجاد شوند که به کمک آن‌ها جلوی پیشرفت بسیاری از بیماری‌ها مانند سرطان گرفته شود.
محققی به نام Sameer Sonkusale از دانشگاه Tufts می‌گوید: زخم معده می‌تواند منجر به سرطان گردد. بنابراین اگر شما بتوانید سنسورهایی قرار دهید که نشان دهد دیواره‌های روده در چه حالی هستند، قادر خواهید بود از تبدیل شدن زخم معده به تومور جلوگیری کنید.
این پست را چگونه می‌بینید؟ برای شما مفید بود؟ لطفا با نوشتن کامنت در زیر ما را مطلع کنید. (سیارک)
ترجمه itrans.ir