تبدیل حرکت قلب حیوانات بزرگ به الکتریسیته

[ERF@N]

محققان با استفاده از نانوروبان‌هایی از جنس تیتانات زیرکونیوم، نانوابزاری ساختند که می‌تواند حرکت اندام‌هایی نظیر قلب را به الکتریسیته تبدیل کند. این گروه عملکرد این نانوابزار را روی قلب چند حیوان آزمایش کرده و نتایج مطلوبی گرفتند.

پژوهشگران دانشگاه ایلینویز نشان دادند که می‌توان از حرکات طبیعی قلب، ریه و پرده دیافراگم حیواناتی نظیر گاو، خوک و گوسفند برای تامین انرژی ادوات کاشته شده در بدن استفاده کرد. در صورت تحقق این رؤیا، ادوات کاشته شده در بدن نظیر قلب مصنوعی که به دلیل تعویض باتری نیازمند جراحی‌های پرخطری هستند، به یک منبع تامین انرژی مطمئن دست پیدا می‌کنند.

جان روگر و همکارانش اثر پیزوالکتریک موجود در شبکه بلوری برخی ترکیبات را برای ساخت چنین ابزاری مورد مطالعه قرار دادند. اثر پیزوالکتریک پدیده‌ای است که در آن انبساط یا انقباض بوجود آمده در یک ماده می‌تواند موجب تشکیل انرژی الکتریکی شود.

این گروه تحقیقاتی نانوروبان‌هایی از تیتانات زیرکونیوم که یک ماده پیزوالکتریک است، تولید کرده و آن را روی سطح سیلیکون انعطاف‌پذیر نشست دادند. این سطح سیلیکونی می‌تواند شکل اندام موردنظر محققان را به خود بگیرد. در قدم بعد، پژوهشگران این نانوابزار را به یک باتری قابل شارژ متصل کرده و سر دیگر آن را به اندام‌هایی نظیر قلب، ریه و پرده دیافراگم حیوانات متصل کردند.

روگر می‌گوید: من فکر می‌کنم ایده اولیه تبدیل حرکات اندام‌های داخلی بدن به انرژی الکتریکی ایده جالبی باشد.

چالشی که در این میان وجود دارد، آن است که نقطه‌ای روی اندام داخلی بدن پیدا شود که در صورت خم شدن نانوابزار، آسیبی به عملکرد آن اندام نرسد. این گروه نقطه‌ای روی قلب را برای این کار پیدا کردند.

این اولین‌ باری نیست که یک گروه تحقیقاتی از انرژی حرکتی اندام‌های بدن استفاده می‌کنند، اما این پژوهش مزیت‌هایی نسبت به دیگر پژوهش‌ها دارد. این سیستم جدید می‌تواند 0.2 میکرووات در هر سانتی‌متر مربع از ماده پیزوالکتریک انرژی تولید کند که این مقدار انرژی برای روشن و خاموش کردن دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب کافی است. در صورتی که انرژی بیشتری لازم باشد، می‌توان نانوروبان را بزرگتر کرد. این اولین باری است که این سیستم در مقیاس بزرگ (حیواناتی با جثه بزرگ) مورد آزمایش قرار می‌گیرد.

قدم بعدی محققان این است که این دستگاه را درون بدن انسان قرار داده و در طول یکسال عملکرد آن را بررسی کنند، البته پیش از آن باید عملکرد آن روی اندام‌های بدن انسان در آزمایشگاه تست شود.