Imperial College London ve Southern California Üniversitesinden araştırmacılar, vücut içine yerleştirilebilen ve sağlık verilerini takip eden MiFi (Minimally Invasive Foldable bioelectronic implant) adında yeni bir cihaz tasarladı. Cihaz, ameliyat riskini azaltmak ve dikişsiz takip sağlamak için geliştirildi. Katlanmış cihaz 3 milimetrelik kesikten şırıngayla veriliyor ve doku altında açılıyor. Advanced Materials dergisinde yayınlanan makaleye göre bu cihaz; vücut ısısı, pH, kalp ve solunum hızı ile lityum düzeylerini takip ediyor.
Araştırmacılar cihazı origami sanatından esinlenilen “akordeon katlama” tasarımıyla geliştirdiklerini belirtiyor. Akordeon katlama sanatından yararlanıldığı için implant, yerleştirme sırasında orijinal genişliğinin altıda birine kadar küçülüyor. Katlama sırasında hassas elektronik parçaların zarar görmemesi için, parçaları sabitleyen ancak katlanma yerlerini esnek bırakan üretan reçine (suya ve darbeye dayanıklı; esnek veya sert biçim alan madde) sütunları kullanıldı. Son aşamada tüm cihaz, vücut sıvılarına karşı su geçirmez bir kalkan görevi gören ve biyolojik uyumluluğu yüksek bir polimer olan 7 mikron kalınlığındaki Parylene-C tabakasıyla kaplandı.
Cerrahi işlem ile değiştirilmesi gereken piller yerine, cihaza kablosuz enerji alan anten yerleştirildi. Anten, temassız kredi kartlarında da kullanılan Yakın Alan İletişimi (NFC) teknolojisiyle çalışarak gücünü dışarıdaki bir okuyucudan alıyor ve verileri yine kablosuz olarak iletiyor.
Cihaz, laboratuvar ortamında tavuk eti ve domuz derisi örneklerinde test edildi. Verilerin 20 milimetreden fazla doku derinliğinden başarıyla iletildiği görüldü. Live testler için anestezi altındaki fareler kullanıldı. Farelerin deri altına yerleştirilen cihazlar, hayvanların biyolojik süreçlerini gerçek zamanlı izlemek amacıyla gözlemlendi.
Yerleştirme işlemi için deri üzerinde 3 milimetrelik küçük bir kesi (insizyon) açılıyor ve katlanmış haldeki implant bir şırınga yardımıyla deri altına enjekte ediliyor. Cihaz, “subkutan” denilen deri altındaki boşluğa girdiği anda kendi kendine açılıyor ve 2,1 santimetre boyutundaki düz formuna geri dönüyor.
Bipolar tedavisinde lityum takibini kolaylaştırıyor
MiFi implantı, vücudun içinden gelen birçok hayati belirtiyi ve kimyasal seviyeyi sürekli olarak ölçüyor. Cihaz, deri altındaki sıcaklığı çok düşük hata payı ile takip ediyor. Hücrelerin etrafını saran interstisyel sıvı içindeki pH dengesini izleyerek bölgedeki iltihaplanma veya enfeksiyonlar hakkında bilgi veriyor. Deneyler sırasında cihaz, dolaşım durduğunda dokularda biriken asidik atıkları tespit ederek pH değerindeki düşüşü kaydediyor.
Kalp ve solunum hızı takibi için cihazın içindeki akselerometre (ivme ölçer) adı verilen hareket sensörü kullanılıyor. Sensör, göğüs bölgesindeki deri altına yerleştirildiğinde kalbin atışından ve nefes alıp verme sırasındaki göğüs hareketlerinden kaynaklanan titreşimleri algılıyor. Cihazın deri altındaki konumu, dış dünyadan gelen gürültüleri ve tüy gibi engelleri süzdüğü için ticari birçok nabız ölçerden daha kararlı sonuçlar veriyor. Ek olarak, anestezi seviyesindeki değişimlere bağlı olarak kalp atışındaki yavaşlamaları raporluyor.
İmplantın bir başka versiyonu, bipolar bozukluk tedavisinde kullanılan ve hassas doz takibi gerektiren lityum ilacının kandaki seviyesini ölçüyor. Cihazdaki sensör, ilaç vücuda verildikten sonra hücreler arası sıvıdaki lityum konsantrasyonu değişimlerini algılıyor. Lityumun terapötik aralığı (faydalı doz ile zehirli doz arasındaki mesafe) çok dar olduğu için sürekli takip, hastaların sık sık kan vermesine gerek kalmadan güvenli bir tedavi süreci sunuyor.
Cihaz, gelecekte dikiş gerektirmeyen hızlı işlemlerle kişiselleştirilmiş sağlık takibi sunmayı hedefliyor. Hastaneye gitmeye gerek kalmadan kronik hastalıkların veya ağır ilaç tedavilerinin vücut içinden sürekli izlenmesini kolaylaştıracağı düşünülüyor. Araştırmacılar, bu çoklu sensör sisteminin yapay zeka modelleriyle birleştirilerek hastaya özel erken uyarı sinyalleri üretebileceğini ve sağlık hizmetlerinde dijital bir kolaylık sağlayabileceğini belirtiyor.
Kaynak: Advanced Materials