آلية بلاستيكية مبتكرة لتعزيز إشارات أجهزة الاستشعار القابلة للزرع داخل جسم الإنسان
طور فريق علمي تابع لجامعة نورث وسترن الأمريكية آلية حديثة (ترانزستور) يمكنها تعزيز الإشارة الناتجة عن أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية بمقدار 1000 ضعف. قد يتيح هذا الاختراق العلمي، تطوير مجسات قابلة للزرع حساسة للغاية يمكنها قياس التغيرات الصغيرة في الإشارات الكهروكيميائية في الجسم. الأمر الذي يتيح للفرق الطبية مراقبة استجابات الأنسجة في الوقت الفعلي تقريبًا، بدلاً من تشغيل عينة دم على معدات معملية ضخمة ومكلفة والحصول على النتائج بعد ساعات أو حتى أيام. يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لمراقبة التئام الجروح، على سبيل المثال، السماح للأطباء بمراقبة الإشارات التي تكشف عن عمليات الشفاء أو تطور العدوى عن كثب.
يقول قال جوناثان ريفناي، أحد مطوري الجهاز الجديد تكنولوجيا “تعمل المستشعرات الحيوية على تطوير سرعة، وتقنيات جديدة لاكتشاف المؤشرات الحيوية المراوغة أو تتبع التفاصيل الدقيقة للعمليات البيولوجية في الجسم تتطور باستمرار. ومع ذلك، كان أحد التحديات الصعبة هو انخفاض الإشارة بشكل لا يصدق لمثل هذه المستشعرات، مما يجعل من الصعب مراقبة العمليات في الوقت الفعلي باستخدام الأجهزة المزروعة. بدلاً من ذلك، يتضمن الكثير من العمل التشخيصي أخذ عينة دم أو خزعة ثم استكمال الإجراءات المعملية الشاقة بمعدات ضخمة.
لكن استخراج إشارات عالية الجودة ظل يمثل تحديًا. مع محدودية الطاقة والمساحة داخل الجسم، تحتاج إلى إيجاد طرق لتضخيم تلك الإشارات”.
حتى الآن، قام الباحثون بدمج الترانزستور المعزز للإشارة في جهاز استشعار كهروكيميائي قائم على الأبتامر. Aptamers هي خيوط DNA مفردة يمكنها الارتباط بالجزيئات المستهدفة في الجسم. بمجرد ارتباطهم، يغيرون شكلهم، مما يؤثر على الإشارة الكهروكيميائية لجهاز الاستشعار الذي هم جزء منه. ومع ذلك، حتى الآن، تنتج هذه المستشعرات إشارة ضعيفة يمكن تشويهها بسهولة عن طريق الضوضاء في البيانات.
لمعالجة هذا الأمر، طور الباحثون هذا الترانزستور الذي يمكنه تعزيز الإشارة بشكل كبير. يشتمل النظام أيضًا على قطب كهربائي مرجعي من غشاء رقيق يساعد على استقرار الإشارة. قال ريفناي: “هذا النهج قابل للتطبيق على نطاق واسع وليس له حالة استخدام محددة”. “تتمثل الرؤية الكبيرة في تنفيذ مفهومنا في أجهزة الاستشعار الحيوية القابلة للزرع أو الأجهزة القابلة للارتداء التي يمكن أن تستشعر المشكلة ثم تستجيب لها.”
