ساخت یک هیدروژل نیمه‌رسانا با حرکات شبیه به عروس دریایی

پژوهشگران «دانشگاه شیکاگو» نوعی هیدروژل جدید ابداع کرده‌اند که شبیه به عروس دریایی در آب حرکت می‌کند و می‌تواند نویدبخش ساخت رابط‌های مغز-ماشین، حسگرهای زیستی و ضربان‌سازها باشد.

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس دیلی، ماده ایده‌آل برای ادغام تجهیزات الکترونیکی با بافت زنده نرم که می‌تواند قابل کشش و به اندازه خود بافت زنده آب‌دوست باشد، هیدروژل است. از سوی دیگر، نیمه‌رساناها که مواد کلیدی برای تجهیزات بیوالکترونیکی مانند حسگرهای زیستی و دستگاه های دارورسانی به شمار می‌روند، سفت، شکننده و متنفر از آب هستند و مانند هیدروژل‌ها حل نمی‌شوند.

پژوهش جدید دانشکده مهندسی مولکولی «دانشگاه شیکاگو»(UChicago) این چالش که مدت‌ها پژوهشگران را درگیر کرده بود، حل کرده و به آنها کمک کرده است تا فرآیند ایجاد هیدروژل‌ها را برای ساخت یک نیمه‌رسانای قوی از ابتدا ترسیم کنند. نتیجه این پژوهش به سرپرستی «سیهونگ وانگ»(Sihong Wang) دانشیار دانشگاه شیکاگو، یک ژل مایل به رنگ آبی است که مانند عروس دریایی در آب حرکت می‌کند و توانایی نیمه‌رسانایی فوق‌العاده‌ای را برای انتقال اطلاعات بین بافت زنده و تجهیزات الکترونیکی دارد.

این ماده در آزمایش‌ها، کشش‌پذیری و تحرک را از خود نشان داد. این بدان معناست که ماده ابداع‌شده می‌تواند برای یک رابط بیوالکترونیک ایده‌آل مناسب باشد. «یاهائو دای»(Yahao Dai) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: هنگام ساخت دستگاه‌های بیوالکترونیک قابل کاشت، یکی از چالش‌هایی که باید به آن توجه کنید، ساختن دستگاهی با ویژگی‌های مکانیکی مشابه بافت زنده است. بدین ترتیب، هنگامی که مستقیما در ارتباط با با بافت قرار بگیرد، هر دو می‌توانند با هم تغییر شکل دهند و یک رابط زیستی را ایجاد کنند.

اگرچه این پژوهش بیشتر روی چالش‌های پیش روی دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت مانند حسگرهای بیوشیمیایی و ضربان‌سازها متمرکز است اما دای گفت که این ماده، کاربردهای بالقوه زیادی دارد؛ مانند خواندن علائم بیماری از روی پوست یا بهبود مراقبت از زخم‌.

وانگ گفت: این هیدروژل ویژگی‌های مکانیکی بسیار نرم و درجه بالایی را از هیدراتاسیون مشابه بافت زنده دارد. همچنین، این هیدروژل بسیار متخلخل است و به همین دلیل، امکان انتقال موثر انواع مواد مغذی و مواد شیمیایی را فراهم می‌کند. همه این ویژگی‌ها ترکیب می‌شوند تا هیدروژل را به سودمندترین ماده برای مهندسی بافت و دارورسانی تبدیل کنند.

این پژوهش در مجله «ساینس»(Science) به چاپ رسید.