ไบโออิเล็คทรอนิคส์ชนิดละลายน้ำ: สิ่งปลูกถ่ายที่ร่างกายสามารถดูดซึมได้

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• January 31, 2023

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังอยู่ภายในร่างกายสามารถรักษาหัวใจให้นิ่ง อาการสั่นเงียบ และรักษาอาการบาดเจ็บได้ แต่ต้องแลกมาด้วยต้นทุน เครื่องจักรเหล่านี้มักเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่รุกล้ำซึ่งต้องได้รับการผ่าตัดเพื่อฝัง และบางครั้งจำเป็นต้องเปลี่ยนเนื่องจากขนาดและความซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองใช้อุปกรณ์ที่ละลายน้ำได้ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ เพื่อลดภาวะแทรกซ้อนและความเสี่ยงเหล่านี้

การละลายบริบทอิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นในสหรัฐฯ ระบุว่าการปลูกถ่ายร่างกาย เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและฮาร์ดแวร์อื่นๆ อาจนำไปสู่การติดเชื้อได้ โดยส่วนใหญ่เมื่อวางไว้ใกล้หัวใจ วิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือการพัฒนาไบโออิเล็กทรอนิกส์ที่ละลายน้ำได้ ซึ่งช่วยลดการผ่าตัดสกัด ส่งผลให้ต้นทุนลดลงและการดูแลผู้ป่วยดีขึ้น ด้วยวิธีนี้ การละลายไบโออิเล็กทรอนิกส์สามารถตอบสนองความต้องการเทคโนโลยีการปลูกถ่ายชั่วคราวได้

หลังจากหัวใจวาย การผ่าตัดหัวใจแบบเปิด หรือใช้ยาเกินขนาด ผู้ป่วยบางรายต้องใช้เครื่องกระตุ้นหัวใจเพียงชั่วคราวเท่านั้น การดูแลตามมาตรฐานคือการสอดลวดให้อยู่กับที่เป็นเวลาสามถึงเจ็ดวัน อย่างไรก็ตามสายไฟเหล่านี้อาจติดเชื้อหรือหลุดออกได้ ด้วยการละลายไบโออิเล็กทรอนิกส์ กระบวนการทางเคมีของร่างกายสามารถย่อยสลายอุปกรณ์เหล่านี้ได้ตามธรรมชาติ

วัสดุที่ดูดซับได้ของเทคโนโลยีนี้ทำให้เกิดอุปกรณ์ชั่วคราวในการวินิจฉัยและการรักษาได้หลากหลาย เครื่องจักรเหล่านี้สามารถใช้เพื่อติดตามการลุกลามของโรคและความสำเร็จในการรักษา เช่นเดียวกับไฟฟ้า เภสัชวิทยา การบำบัดเซลล์ และการเขียนโปรแกรมยีนใหม่ นักวิจัยบางคนกำลังมองหาการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งสามารถฝังลงในหัวใจและสมองเพื่อติดตามโรคลมบ้าหมูและหัวใจวายที่กำลังจะเกิดขึ้น 

ผลกระทบก่อกวน

มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นได้พัฒนาอุปกรณ์ฝังที่ละลายน้ำได้พร้อมกรณีการใช้งานที่หลากหลาย ในปี 2018 นักวิจัยได้นำเสนออุปกรณ์ปลูกถ่ายที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อเร่งการซ่อมแซมเส้นประสาทหลังการผ่าตัด จากนั้นในปี 2021 และด้วยความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน พวกเขาได้พัฒนาอุปกรณ์วัดการเต้นของหัวใจที่ดูดซึมเข้าสู่ร่างกายภายในห้าถึงเจ็ดสัปดาห์ 

เครื่องนี้ใช้กับพื้นผิวหัวใจในระหว่างการผ่าตัด และเหมาะสำหรับผู้ป่วยหลังการผ่าตัดที่ต้องการการเว้นจังหวะการเต้นของหัวใจชั่วคราว นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังดึงกระแสไฟฟ้าจากแหล่งภายนอกโดยใช้การสื่อสารระยะใกล้ (NFC) โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือสายเคเบิลอื่นๆ น้ำหนักเบาและบาง ไบโออิเล็กทรอนิกส์มีความหนาเพียง 250 ไมครอน นอกจากนี้ยังนุ่มและยืดหยุ่นด้วยอิเล็กโทรดที่เคลือบบนพื้นผิวหัวใจเพื่อส่งชีพจรไฟฟ้า

นักวิจัยมองโลกในแง่ดีว่าด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง อีกไม่นานจะเป็นไปได้ที่จะปลูกฝังเครื่องกระตุ้นหัวใจผ่านหลอดเลือดดำหรือแขน เป้าหมายคือให้ความสำคัญกับความสะดวกสบายของผู้ป่วยและให้เคลื่อนไหวได้มากขึ้นหลังการผ่าตัด

ในปี 2022 มหาวิทยาลัยได้คิดค้นอุปกรณ์ฝังเทียมแบบอ่อนขนาดเล็กที่สามารถบรรเทาอาการปวดได้โดยไม่ต้องใช้ยา อุปกรณ์นี้ช่วยให้ผู้ป่วยมีทางเลือกอื่นที่ไม่ทำให้เสพติดฝิ่นและยาอื่นๆ ได้ เครื่องที่เข้ากันได้ทางชีวภาพจะพันรอบเส้นประสาทอย่างอ่อนโยนเพื่อให้ความเย็นที่แม่นยำและตรงเป้าหมาย ทำให้เส้นประสาทชา และปิดกั้นสัญญาณความเจ็บปวดไม่ให้เข้าถึงสมอง ผู้ใช้สามารถเปิดใช้งานอุปกรณ์จากระยะไกลด้วยปั๊มภายนอก รวมถึงเพิ่มหรือลดระดับความเข้มได้ เนื่องจากมีการดูดซึมเข้าสู่ร่างกายตามธรรมชาติ จึงไม่จำเป็นต้องผ่าตัดถอนออกเมื่อการรักษาเสร็จสิ้น

การประยุกต์การละลายไบโออิเล็กทรอนิกส์

การใช้งานบางอย่างของการละลายไบโออิเล็กทรอนิกส์อาจรวมถึง: 

• การวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์สวมใส่หรือการปลูกถ่ายที่ละลายน้ำได้อื่นๆ เพื่อลดความจำเป็นในการผ่าตัดแบบรุกรานและภาวะแทรกซ้อนหลังการผ่าตัด
• รากฟันเทียมที่สามารถใช้รักษาบาดแผลหรือเลือดออกภายในได้โดยใช้คลื่นไฟฟ้าและหายไปหลังจากเวลาที่กำหนด
• ความร่วมมือเพิ่มเติมระหว่างภาควัสดุศาสตร์และเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีต่อไปและขยายกรณีการใช้งาน
• เซ็นเซอร์การละลายทางการแพทย์ที่ใช้ในการวิจัยด้านการดูแลสุขภาพขนาดใหญ่เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของยาและการรักษาใหม่ๆ ในผู้เข้าร่วม
• เป็นการนำเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้กับสินค้าอุปโภคบริโภคทั่วไปซึ่งอาจช่วยลดปริมาณขยะฝังกลบได้

คำถามที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับ

• ประโยชน์ที่เป็นไปได้อื่นๆ ของการละลายรากฟันเทียมมีอะไรบ้าง?
• เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอื่นได้อย่างไร?