کاربرد پیزوالکتریسیت‌ها در پزشکی؛ ترکیب مکانیک و الکتریسته در خدمت علوم زیستی
گروه سلامت خبرگزاری آنا، برای چندین دهه طراحی مواد زیست سازگار یا به اصطلاح مواد فعال زیستی موضوع بسیاری از پژوهش‌های علمی بوده است و امروزه این مواد که قادر به پاسخگویی به محرک‌های خارجی و تقلید از بافت بیولوژیکی طبیعی هستند، علاقه دانشمندان در جامعه پزشکی نیز برانگیخته است و مورد توجه هستند.
مواد پیزوالکتریک زیست سازگار گروه جالبی از این مواد هوشمند هستند که قادر به تولید بار‌های الکتریکی بدون منبع تغذیه خارجی هستند. به طوریکه سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط داربست‌های پیزوالکتریک می‌توانند بافت‌های زنده را تجدید و بازسازی کنند.
پیزوالکتریک اولین بار در سال ۱۸۸۰ توسط برادران ژاک و پیر کوری کشف شد. آنان دریافتند که وقتی برخی از کریستال‌ها مانند کوارتز، نمک روشل، تورمالین، توپاز و نیشکر تحریک شوند؛ بار‌های الکتریکی در سطح آنها ایجاد می‌شود.
برای چند دهه بعد، پیزوالکتریک به عنوان یک کنجکاوی آزمایشگاهی باقی ماند و تحقیقات بیشتری برای کشف پتانسیل عظیم اثر پیزوالکتریک انجام شد. راه اندازی اولین کاربرد عملی پیزوالکتریک در دستگاه ردیاب صوتی، همزمان با شروع جنگ جهانی دوم بود. استفاده اولیه از پیزوالکتریک در ردیاب‌های زیردریایی باعث علاقه مجدد در سراسر جهان به دستگاه‌های پیزوالکتریک شد و مواد پیزوالکتریک جدید و کاربرد‌های آن مواد در طول چند دهه بعد مورد مطالعه و توسعه قرار گرفت.
رفته رفته پیزوالکتریک‌ها به کمک پزشکی آمدند و در حال حاضر در برخی دستگاه‌های پزشکی که برای نظارت بر علائم حیاتی فرد بیمار کاربرد دارد، علاوه بر این، پیشرفت‌های اخیر در این حوزه موجب شده تا نقش مواد زیست سازگار که کاربرد‌های مختلفی در زیست‌پزشکی دارند، برجسته کرده است.
پارسا دخانی دستیار گروه زیست مواد دارویی دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران در این باره اظهار کرد: پیزوالکتریسیته، خاصیتی شگفت‌انگیز است که در آن مواد می‌توانند انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل کنند و بالعکس. این ویژگی منحصر‌به‌فرد که از آرایش نامتقارن کریستالی نشأت می‌گیرد، کاربرد‌های وسیعی در فناوری و زیست‌پزشکی پیدا کرده است.
کاربرد‌های رایج فناوری پیزوالکتریک
وی افزود: این پدیده در دستگاه‌های روزمره‌ای همچون بلندگو، میکروفون و تجهیزات پزشکی نظیر دستگاه‌های سونوگرافی به کار می‌رود. بااین‌حال، توجه به پتانسیل‌های زیست‌پزشکی این فناوری در سال‌های اخیر افزایش‌یافته و پژوهش‌های گسترده‌ای بر روی توسعه این حوزه صورت‌گرفته است.
دخانی با بیان اینکه مواد پیزوالکتریک شامل سرامیک‌ها، پلیمر‌ها و بیومولکول‌ها هستند، ادامه داد: روش‌های تولید این مواد، از جمله الکتروریسی، پرینت سه‌بعدی زیستی و اکستروژن، امکان ساخت موادی با قابلیت‌های خاص را فراهم می‌کنند.
وی یادآور شد: خواص زیست‌پزشکی این مواد، به‌ویژه در مهندسی بافت و درمان بیماری‌ها، بسیار امیدبخش هستند، به طوریکه استفاده از پلیمر‌هایی نظیر پی ال لاکتیک اسید (PLLA) برای ساخت بافت‌های مصنوعی برای ترمیم استخوان، اعصاب و زخم‌ها کاربرد ویژه‌ای دارند.
دخانی گفت: تحریک گونه‌های مهاجم اکسیژن (ROS) توسط مواد پیزوالکتریک، به‌عنوان یک ابزار کارآمد در درمان سرطان مطرح است، همچنین ساخت دستگاه‌های کاشتنی که انرژی خود را به‌صورت پویا و خودکار تأمین می‌کنند، با این مواد امکان پذیر می‌شود.
آینده فناوری پیزوالکتریک در زیست‌پزشکی
وی با بیان اینکه توسعه محصولات سازگار با بدن و استفاده از فناوری‌های پیشرفته نویدبخش آینده‌ای روشن در این حوزه است، افزود: پژوهش‌ها نشان داده‌اند که نانوفایبر‌های PLLA، به دلیل زیست‌سازگاری بالا، نقش بسزایی در تولید محصولات نوآورانه دارند.
این دستیار گروه زیست مواد دارویی دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی تهران خاطرناشن کرد: باتوجه‌به تمرکز دانشمندان بر توسعه سیستم‌های برداشت انرژی پویا، این فناوری می‌تواند نقشی کلیدی در پیشرفت دستگاه‌های زیستی ایفا کند.
وی یادآور شد: پیزوالکتریسیته به‌عنوان یکی از پیش‌گامان فناوری در علوم زیستی، تحولی چشمگیر در درمان بیماری‌ها و بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها ایجاد کرده است.
انتهای پیام/