پزشکی و سلامت

تبدیل خمیر دندان به ابزار هوشمند رهگیری سلامت

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : محققان موسسه فناوری IIT-ایتالیا در میلان، می‌گویند این ترانزیستور نانومقیاس می‌تواند یک بخش حیاتی از «قرص‌های هوشمند» آینده باشد. وقتی این نانودستگاه وارد بدن می‌شود می‌تواند سلامت افراد را رهگیری کرده و سپس بدون ایجاد هرگونه خطری برای بدن تجزیه شود.

رنگدانه درخشان کننده دندان

این پژوهشگران بر روی ماده‌ای به نام «فتالوسیانین مس» تمرکز کردند. این رنگدانه آبی معمولا در بسیاری از خمیردندان‌های تجاری یافت می‌شود و با پوشاندن دندان‌ها با کریستال هایش به عنوان یک عامل سفید کننده عمل می‌کند.

«النا فلتری» «Elena Feltri» مجری این تحقیقات می‌گوید: «با مقدار فتالوسیانین مسی که روزانه طی مسواک زدن می‌خوریم، می‌توانیم از نظر تئوری تقریبا ۱۰ هزار ترانزیستور خوراکی بسازیم.»

جالب آنکه این کریستال‌ها به عنوان یک «فیلتر نوری» عمل می‌کنند و نور را به گونه‌ای منعکس می‌کنند که باعث می‌شود دندان‌ها سفیدتر به نظر بیایند. با گذشت روز، فتالوسیانین مس به آرامی توسط بزاق از سطح دندان‌ها جمع آوری شده و در نهایت وارد بدن می‌شود.

پژوهش‌ها حاکی از آن است، افراد عادی، هر بار که دندان‌های خود را مسواک می‌زنند، ناخودآگاه یک میلی گرم فتالوسیانین مس می‌خورند.

این رنگدانه ساختار شیمیایی منحصر به فردی دارد و امکان هدایت بار را در کریستال‌های خود فراهم می‌کند و این یعنی می‌تواند به طور موثر جریان الکتریکی را حمل کند.

این ویژگی آن را به یک ماده ایده آل برای نیمه رسانا‌ها تبدیل می‌کند که اجزای ضروری دستگاه‌های الکترونیکی هستند. این رنگدانه، که خوراکی است، می‌تواند انرژی مورد نیاز دستگاه‌های الکترونیکی کوچکی را در بدن ما نیز تامین کند.

اجزای مختلف 

محققان با ادغام مقادیر کمی از فتالوسیانین مس در یک مدار خوراکی، ترانزیستوری ایجاد کردند که با ولتاژ پایین کار می‌کند. مدار‌ها بر روی پایه‌ای پایدار از لایه اتیل سلولز ساخته شده اند که اغلب در صنایع دارویی و صنایع غذایی کاربرد دارد.

آنها اتصالات الکتریکی روی مدار‌ها را با استفاده از فناوری جوهرافشان چاپ کردند. در این حالت جوهر حاوی محلولی از ذرات طلا است. طلا اغلب در تزئین غذا به عنوان رنگدانه استفاده می‌شود و رسانای الکتریسیته بسیار خوبی است.

همه ترانزیستور‌ها از یک «دروازه» تشکیل شده اند که روند جریان را تنظیم می‌کند. دروازه ترانزیستور خوراکی بر پایه کیتوزان - پلیمر طبیعی مشتق شده از پوسته سخت پوستان مانند خرچنگ - ساخته شده است. کیتوزان یک «عامل ژلی کننده مواد غذایی» است که آن را برای مصرف بی خطر می‌کند.

وقتی که کیتوزان برای ایجاد یک ژل الکترولیتی استفاده می‌شود، یک ماده رسانا را تشکیل می‌دهد که می‌تواند برای کنترل جریان الکتریسیته استفاده شود.

با اعمال ولتاژ پایین (کمتر از ۱ ولت)، این دروازه می‌تواند جریان عبوری از ترانزیستور را کنترل و به طور موثر آن را روشن یا خاموش کند.

این محققان می‌گویند، این ترانزیستور‌های خوراکی می‌توانند در آینده در قالب قرص‌های هوشمند برای نظارت بر علائم حیاتی، تشخیص زودهنگام بیماری ها، ارائه درمان‌های هدفمند و حتی کنترل کیفیت غذا استفاده شوند.

پژوهشگران قصد دارند در تحقیقات آینده خود مواد خوراکی دیگری را پیدا کند که دارای خواص شیمیایی و فیزیکی مناسب برای ایجاد یک دستگاه الکترونیکی خوراکی و هوشمند باشد. این دستگاه‌ها می‌توانند برای اهداف مراقبت‌های بهداشتی مانند نظارت بر عملکرد بدن در سیستم گوارش استفاده شوند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Advanced Science منتشر شده است.