#_تازه های پزشکی

نسل جدید باتری های کاشتنی قلب که با اکسیژن بدن کار می کنند.

منتشر شده : بروزرسانی :1403-10-03 - گروها : مجله تخصصی پزشکی

باتری کاشتنی Na-O2

نخستین ضربان‌ساز ساخته شده در سال 1958، هر هفته باید شارژ می‌شد، بطوری که جهت شارژ شدن انرژی الکتریکی از طریق امواج رادیویی منتقل می شد. گیرنده دستگاه با جراحی زیر پوست قرار می گرفت. با پخش یک سیگنال توسط یک فرستنده در خارج از بدن، گیرنده پالس را دریافت می کند و با تبدیل به پالس هایی، عضله قلب را تحریک می کند. جهت رفع محدودیت عمده ضربان‌سازها که طول عمر باتری آن ها بود، از باتری‌های روی-جیوه با طول عمر 2 سال استفاده شد. در سال 1968 با ظهور باتری های لیتیومی و ایجاد پوشش تیتانیوم جهت در برگرفتن باتری و مدارات، طول عمر ضربان سازها به یک دهه یا بیشتر رسید.

با توجه به طول عمر محدود باتری دستگاه های پزشکی کاشتنی از جمله ضربان سازها و محرک های عصبی، جهت تعویض باتری دستگاه ها نیاز به جراحی های تهاجمی است. بر اساس مطالعه ای که در دانشگاه Tianjin چین صورت گرفته است، باتری اکسیژن سدیم زیست سازگار و کاشتنی با ساختار باز که از اکسیژن و سدیم محلول در بدن انسان به عنوان ماده فعال استفاده می کند، بدین ترتیب مشکل محدودیت طول عمر باتری های قدیمی را مرتفع شده است. با توجه به عرضه مداوم اکسیژن در بدن، محدودیتی در مواد موجود در باتری که منجر به طول عمر محدود آن ها خواهد شد، وجود نخواهد داشت.

باتری کاشتنی Na-O2

جهت ساخت الکترودهای این باتری از آلیاژ بر پایه سدیم به عنوان آند و طلای نانو منفذ به عنوان کاتد استفاده شده است که طلا زیست سازگار بوده و سدیم به عنوان عنصر ضروری در کل بدن یافت می شود. این دو الکترود توسط ممبران تبادل یونی (Nafion) جدا شده است. با واکنش الکترودها با اکسیژن موجود در خون، الکتریسیته تولید می شود. باتری با لایه پلیمری متخلخل و انعطاف پذیر جهت حفاظت از باتری پوشانیده شده است.

در مرحله بعدی تحقیقات با کاشت باتری در قسمت پشت موش های آزمایشگاهی و اندازه گیری ولتاژ خروجی، محققان دریافتند که باتری های کاشته شده ولتاژ پایداری در محدوده 1.4-1.3 ولت با حداکثر چگالی 2.6 میکرووات بر سانتی متر مربع تولید می کند. این آزمایش نشان داد که مهار اکسیژن در بدن برای تولید انرژی امکان‌پذیر است، اما انرژی خروجی جهت تامین انرژی دستگاه‌های پزشکیکافی نمی باشد.

نتایج

  • هم چنین واکنش‌های التهابی، تغییرات متابولیک و بازسازی بافت اطراف باتری نیز بررسی شد. هیچ التهاب آشکاری در موش‌های حاضر در مطالعه مشاهده نشد و محصولات جانبی حاصل از واکنش‌های شیمیایی باتری مانند یون‌های سدیم، یون‌های هیدروکسید و سطوح پایین هیدروکسید هیدروژن هم به‌راحتی توسط بدن متابولیزه شده، بطوری که تاثیرمخربی روی کبد و کلیه‌ها نداشت.
  • پس از 4 هفته بعد از کاشت باتری، موهای پشت موش ها به خوبی رشد نمود و عروق خونی اطراف باتری نیز دوباره بازسازی شد.
  • خروجی ناپایدار الکتریسته درست پس از کاشت به علت زخم حاصل از جراحی بوده، بطوری که با بهبود آن، رگ‌های خونی اطراف باتری بازسازی شده و اکسیژن تولید می شود. بنابراین باتری می‌تواند به نظارت بر بهبود زخم نیز کمک کند.

محققان تصمیم دارند تا با بررسی مواد کارآمد‌تر جهت الکترود‌ها و بهینه‌سازی ساختار و طراحی باتری، انرژی تولیدشده توسط باتری را افزایش دهند. این نکته قابل ذکر است که تولید این باتری به صورت انبوه، ساده‌ و کم‌هزینه است و انتخاب مواد مقرون‌به‌صرفه می‌تواند قیمت آن را بیشتر کاهش دهد. 

باتوجه‌ به حساسیت سلول‌های تومور به سطح اکسیژن، کاشت باتری مصرف‌کننده‌ی اکسیژن در اطراف تومورها ممکن است سبب گرسنه‌ماندن آن‌ها شود و با تبدیل انرژی باتری به گرما ، منجر به کشته شدن سلول‌های سرطانی شود.

اشتراک پست