به گزارش آماج، پژوهشگران فناوری تازه‌ای توسعه داده‌اند که به ایمپلنت‌های پزشکی بسیار کوچک اجازه می‌دهد از طریق بافت‌های بدن، سیگنال‌های الکتریکی را به یکدیگر منتقل کنند. این فناوری می‌تواند در آینده راه را برای ساخت شبکه‌ای از تجهیزات پزشکی هوشمند هموار کند؛ شبکه‌ای که قادر است علائم بیماری را تشخیص دهد و در زمان مناسب، درمان موردنیاز را فعال کند.
نتایج این پژوهش در ۲۴ سپتامبر ۲۰۲۶ در مجله علمی Science منتشر شد. محققان می‌گویند این روش می‌تواند مصرف انرژی تجهیزات کاشتنی را کاهش دهد و امکان ساخت ایمپلنت‌هایی کوچک‌تر و کم‌نیازتر به باتری را فراهم کند.
چرا ارتباط میان ایمپلنت‌های پزشکی دشوار است؟
با پیشرفت فناوری پزشکی، ایمپلنت‌ها کوچک‌تر و هوشمندتر شده‌اند؛ اما برقراری ارتباط میان این دستگاه‌ها همچنان با محدودیت‌هایی همراه است. برخی تجهیزات، مانند پمپ‌های انسولین متصل به حسگرهای پایش قند خون، از فناوری‌هایی مانند بلوتوث استفاده می‌کنند که برای انتقال اطلاعات به امواج رادیویی متکی است.
این روش به انرژی نیاز دارد؛ حتی زمانی که دستگاه فقط در حال دریافت سیگنال است. چنین نیازی به باتری‌های بزرگ‌تر منجر می‌شود و کوچک‌سازی تجهیزات را دشوار می‌کند. علاوه بر این، امواج رادیویی هنگام عبور از بافت‌های بدن تضعیف می‌شوند و همین موضوع می‌تواند فاصله ارتباطی میان دستگاه‌ها را محدود کند.
شبکه SWANS چگونه کار می‌کند؟
سامانه جدید که SWANS نام دارد، مخفف «سامانه شبکه‌سازی بی‌سیم خودکار هوشمند» است و روشی متفاوت برای ارتباط میان تجهیزات پزشکی ارائه می‌دهد. در این فناوری، یک دستگاه پوشیدنی خارجی یا یک ایمپلنت، پالس الکتریکی ایجاد می‌کند. این پالس در بافت اطراف جریان الکتریکی کوچکی به وجود می‌آورد که ایمپلنت‌های دیگر می‌توانند آن را دریافت کنند.
یکی از ویژگی‌های مهم این سامانه، مصرف بسیار اندک انرژی هنگام انتظار برای دریافت سیگنال است. در نتیجه، دستگاه‌ها به باتری‌های بزرگ و پرمصرف نیاز ندارند و می‌توان آن‌ها را به اندازه‌ای کوچک ساخت که از طریق سرنگ وارد بدن شوند.
آزمایش موفقیت‌آمیز روی موش‌ها
پژوهشگران برای نمایش عملکرد این شبکه، حسگرهای حرکتی را به پاهای جلویی موش‌ها متصل کردند. هنگامی که حیوانات پاهای خود را حرکت می‌دادند، یک دستگاه خارجی سیگنال‌هایی را از طریق بافت بدن به ایمپلنت‌های تحریک‌کننده عصب سیاتیک منتقل می‌کرد. این ایمپلنت‌ها نیز با تحریک عصب، باعث انقباض عضلات پاهای عقبی می‌شدند.
هدف اصلی آزمایش، هماهنگ‌کردن حرکت اندام‌های حیوان نبود؛ بلکه محققان می‌خواستند نشان دهند که سیگنال‌های الکتریکی می‌توانند از درون بدن عبور کنند و میان انواع مختلف حسگرها و دستگاه‌های درمانی ارتباط برقرار کنند.
الکس آبرامسون، مهندس زیست‌پزشکی در مؤسسه فناوری جورجیا در آتلانتا، این آزمایش را اثبات اولیه‌ای از امکان اتصال این سامانه به تجهیزات گوناگون توصیف کرده است.
از تشخیص علائم تا فعال‌سازی درمان
به گفته پژوهشگران، شبکه‌ای از ایمپلنت‌های هوشمند می‌تواند در آینده امکان ارائه درمان‌های دقیق‌تر و به‌موقع‌تر را فراهم کند. برای مثال، یک حسگر ممکن است تغییر مشخصی در وضعیت بدن را تشخیص دهد و سیگنالی به ایمپلنت دیگری ارسال کند تا دارویی آزاد شود یا فعالیت یک نورون تحریک شود.
چنین قابلیتی می‌تواند در پژوهش‌های مربوط به بیماری‌های پیچیده‌ای مانند پارکینسون اهمیت داشته باشد. در این سناریو، ایمپلنت‌ها می‌توانند وظایف ساده را مستقیماً با ارسال سیگنال به یکدیگر انجام دهند؛ درحالی‌که یک واحد خارجی، هماهنگی شبکه‌های پیچیده‌تر از حسگرها و دستگاه‌ها را برعهده می‌گیرد. در آینده، سامانه‌های هوش مصنوعی نیز ممکن است در این هماهنگی نقش داشته باشند.
بااین‌حال، این کاربردها هنوز در مرحله پژوهش و توسعه قرار دارند و آزمایش انجام‌شده به‌معنای اثبات اثربخشی این روش برای درمان بیماری‌ها در انسان نیست.
ایمنی؛ مهم‌ترین مانع پیش از استفاده در انسان
پیش از آنکه فناوری SWANS در تجهیزات پزشکی مورد استفاده انسان قرار گیرد، لازم است ایمنی آن در آزمایش‌های گسترده‌تر بررسی شود. یکی از نگرانی‌های مطرح‌شده، احتمال بروز اثرات ناخواسته ناشی از سیگنال‌های الکتریکی، از جمله اختلال در ریتم قلب است.
به گفته آبرامسون، تاکنون چنین مشکلاتی در آزمایش‌های انجام‌شده روی موش‌ها مشاهده نشده است؛ اما برای ارزیابی دقیق خطرات احتمالی، باید عملکرد سامانه در دوره‌های طولانی‌تر و در حیوانات بزرگ‌تر نیز بررسی شود.
آینده ایمپلنت‌های کوچک و بدون باتری
امیر علوی، مهندس مواد در دانشکده مهندسی سوَنسون دانشگاه پیتسبورگ، معتقد است پیشرفت فناوری‌های پوشیدنی، سامانه‌های هوش مصنوعی و حسگرهای کاشتنی کوچک و بدون باتری می‌تواند ظرفیت این شبکه را افزایش دهد.
ترکیب این فناوری‌ها ممکن است در آینده به تولید ایمپلنت‌هایی کوچک‌تر، ساده‌تر، بادوام‌تر و متصل‌تر منجر شود. بااین‌حال، تحقق این چشم‌انداز به پیشرفت‌های فنی بیشتر، بررسی ایمنی و اثبات عملکرد قابل‌اعتماد این تجهیزات در شرایط واقعی وابسته است.
در مجموع، فناوری SWANS رویکردی تازه برای ارتباط میان تجهیزات پزشکی کاشتنی معرفی می‌کند؛ رویکردی که به‌جای اتکا به امواج رادیویی، از ویژگی‌های الکتریکی بافت بدن برای انتقال سیگنال بهره می‌گیرد. اگر ایمنی و کارایی آن در مطالعات آینده تأیید شود، این فناوری می‌تواند به توسعه نسل جدیدی از ابزارهای پزشکی هوشمند و کم‌مصرف کمک کند. برای دنبال‌کردن تازه‌ترین اخبار علم و فناوری، به آماج مراجعه کنید.
