Isipin ang isang hinaharap kung saan ang iyong doktor ay maaaring mag-iniksyon ng isang gel sa iyong tissue at ang gel ay bumubuo ng isang malambot na kasalukuyang-conducting electrode. Maaari itong magamit upang gamutin ang iyong sakit sa nervous system. Pagkaraan ng ilang sandali, ang elektrod ay natunaw at naglaho. Nagawa na ng mga Swedish researcher ang gel at sa paglipas ng panahon ay gusto nilang maikonekta ang electronics sa biological tissue - gaya ng utak.
Ang kondaktibiti ng injectable gel ay nasubok sa isang microfabricated circuit. Credit ng larawan: Thor Balkhed/Linköping University
Ang elektronikong medisina ay isang larangan ng pananaliksik na hindi maayos na akma sa isang umiiral na larangan.
"Sa ngayon ay nakikipag-usap ka sa isang physicist, isang chemist at ako, na may background sa biomedicine. Nagtutulungan kami kasama ng mga materyal na siyentipiko at mga inhinyero ng elektrikal upang isama ang kaalaman mula sa aming iba't ibang larangan. Para gumana ito, kailangan mong maunawaan ang utak at kailangan mong maunawaan ang kimika at pisika, "sabi ni Hanne Biesmans, PhD na mag-aaral sa Laboratory of Organic Electronics, LOE, sa Linköping University.
Ang pananaliksik na kanyang tinutukoy ay tungkol sa tinatawag na organic electronics na maaaring konektado sa buhay na tissue. Ang pangmatagalang layunin ay upang magamot ang iba't ibang mga sakit sa nervous system at utak. Ang kanyang kasamahan na si Tobias Abrahamsson ay isang chemist.
"Ang interdisciplinary na katangian ng aming pananaliksik, kung saan pinagsasama namin ang iba't ibang aspeto at larangan ng kaalaman, ay lubhang kapana-panabik. Maaari mo ring sabihin na mayroon akong mas personal na pagganyak, tulad ng sa aking pamilya ay may mga sakit na nakakaapekto sa sistema ng nerbiyos, "sabi niya.
Nagsasalin sa pagitan ng biology at electronics
Ngunit ano ang organic electronics? At paano ito magagamit upang gamutin ang mga sakit - tulad ng epilepsy, depression o Alzheimer's at Parkinson's - na mahirap gamutin sa kasalukuyan?
"Sa katawan, ang komunikasyon ay nagaganap sa pamamagitan ng maraming maliliit na molekula, tulad ng mga neurotransmitter at ions. Ang neural signaling ay halimbawa din ng isang alon ng mga ion na nagdudulot ng isang electric impulse. Kaya gusto namin ng isang bagay na maaaring kumuha ng lahat ng impormasyong iyon at kumilos bilang tagasalin sa pagitan ng mga ions at electron, "sabi ni Xenofon Strakosas, assistant professor na may background sa physics.
Noong 2023 pinamamahalaan nila, kasama ng iba pang mga mananaliksik sa Linköping University, Lund University at University of Gothenburg, na palaguin ang mga electrodes ng gel sa buhay na tissue.
"Sa halip na gumamit ng mga metal at iba pang mga inorganic na materyales upang magsagawa ng kasalukuyang, ang mga electronics ay maaaring malikha gamit ang iba't ibang mga materyales batay sa carbon at hydrogen atoms - sa madaling salita, mga organikong materyales - na conductive. Ang mga ito ay mas tugma sa mga biological na tisyu at samakatuwid ay mas angkop na isama sa, halimbawa, sa katawan," sabi ni Tobias Abrahamsson.
Ang mga organikong elektronikong materyales ay lubhang kapaki-pakinabang para sa pagsasagawa ng mga biological signal, dahil maaari silang magsagawa ng mga ions pati na rin ng mga electron. Gayundin, ang mga ito ay malambot, hindi katulad ng mga metal.
Ginagamit na ang electric brain stimulation para gamutin ang ilang sakit. Ang mga electrodes ay itinatanim sa utak, halimbawa upang gamutin ang sakit na Parkinson.
"Ngunit ang mga implant na ginagamit sa klinikal ngayon ay medyo pasimula; ang mga ito ay batay sa matigas o matibay na materyales tulad ng mga metal. At malambot ang aming katawan. Kaya't mayroong alitan, na maaaring humantong sa pamamaga at pagbuo ng tissue ng peklat. Ang aming mga materyales ay mas malambot at mas tugma sa katawan, "sabi ni Hanne Biesmans.
Mga electrodes sa loob ng mga halaman
Mga sampung taon pa lang ang nakalipas, ipinakita ng kanilang mga kasamahan sa LOE na kaya nilang sipsipin ang mga halaman ng isang sangkap na nalulusaw sa tubig, na sa loob ng tangkay ng halaman ay nabuo ang isang istraktura na nagsasagawa ng kuryente. Isang uri ng elektrod, sa madaling salita, sa loob ng isang halaman.
Ang pinag-uusapang substance ay tinatawag na polymer – isang substance na binubuo ng maraming maliliit na magkakatulad na unit na magkakasama ay maaaring bumuo ng mahabang chain sa pamamagitan ng proseso na tinatawag na polymerization. Sa oras na iyon, ginamit ang mga rosas at naipakita ng mga mananaliksik na lumikha sila ng mga organikong electrodes. Nagbukas ito ng pinto sa isang bagong larangan ng pananaliksik.
"Ngunit isang piraso ang nawawala. Hindi namin alam kung paano bubuo ang mga polymer sa loob ng mga mammal at sa utak, halimbawa. Ngunit pagkatapos ay napagtanto namin na maaari kaming magkaroon ng mga enzyme sa gel at gamitin ang sariling mga sangkap ng katawan upang simulan ang polimerisasyon," sabi ni Xenofon Strakosas.
Ang ideya ay humantong sa mga mananaliksik na ngayon ay nakapag-iniksyon ng banayad na malapot na gel-tulad ng solusyon sa tissue. Kapag nakipag-ugnayan ito sa sariling mga sangkap ng katawan, tulad ng glucose, nagbabago ang mga katangian ng gel. At ang mga mananaliksik ng Suweko ay ang una sa mundo na nagtagumpay sa paraan na ginamit upang maisaaktibo ang pagbuo ng mga electrodes sa tissue.
"Ang gel self-polymerises sa tissue at nagiging electrically conductive. Hinahayaan namin ang biology na gawin ito para sa amin, "sabi ni Xenofon Strakosas.
Gayundin, nananatili ito sa lugar kung saan ito na-inject. Mahalaga ito dahil nais ng mga mananaliksik na makontrol kung saan sa tissue matatagpuan ang gel. Ipinakita ng pangkat ng pananaliksik na maaari nilang palaguin ang mga electrodes sa utak ng zebrafish at sa paligid ng nervous system ng mga linta sa ganitong paraan. Iniimbestigahan nila ngayon kung gumagana rin ito sa mga daga.
Ngunit may isang mahabang paraan upang pumunta bago ang paggamot sa mga sakit na may gel ay naging isang katotohanan. Una, tuklasin ng pangkat ng pananaliksik kung gaano katatag ang gel sa loob ng tissue. Nasira ba ito pagkatapos ng ilang sandali at kung ano ang mangyayari pagkatapos? Ang isa pang mahalagang tanong ay kung paano ang conductive gel ay maaaring konektado sa electronics sa labas ng katawan.
"Hindi ito ang pinakamadaling gawin, ngunit inaasahan ko na sa paglipas ng panahon ay magagamit ang pamamaraan upang masubaybayan kung ano ang nangyayari sa loob ng katawan, hanggang sa antas ng cellular. Kung gayon marahil ay mas mauunawaan natin kung ano ang nag-trigger o humahantong sa iba't ibang mga sakit sa sistema ng nerbiyos," sabi ni Tobias Abrahamsson.
"Marami pang dapat lutasin, ngunit umuunlad kami," sabi ni Xenofon Strakosas. Magiging kahanga-hanga kung maaari nating gamitin ang mga electrodes sa pagbabasa ng mga signal sa loob ng katawan at gamitin ang mga ito para sa pananaliksik o sa pangangalagang pangkalusugan.
Isinulat ni Karin Söderlund Leifler
Source: Linköping University
