استطاع الباحثون تطوير مصادر لتوليد الطاقة والتي تتحلل حيويًا داخل الجسم عن طريق استغلال ظاهرة توليد الكهرباء بالاحتكاك والتي تعد من أكثر أنواع الكهرباء السكونية- static electricity شيوعًا، فعندما يتلامس سطح مادة مع سطح مادة أخرى مختلفة؛ يمكن لإحدى المادتين بعد الانفصال أن تستولي على بعض الإلكترونات من المادة الأخرى، وبذلك تصبح مشحونة. إنها نفس الطريقة التي تنجذب بها بعض قصاصات الورق الصغيرة إلى القلم المشحون بعد تدليكه بقطعة من الصوف أو الوبر أو حتى فروة الرأس. وقد وضح العلماء ما توصلوا إليه على الإنترنت في إصدار الرابع من مارس في دورية Science Advances العلمية.
تُزرع هذه المولدات داخل الجسم وتتحلل بعد أداء مهمتها أي أنها أجهزة قابلة للتحلل الحيوي، ويمكنها توليد الطاقة اللازمة للأنسجة المزروعة داخل الجسم لفترة معينة، والتي تتحلل داخل الجسم بدون إحداث أية أضرار، حيث يقول الباحثون: «هنالك أجهزة إلكترونية يمكن زراعتها داخل الجسم لتساعد على علاج الكثير من الأمراض؛ كأمراض القلب، وإصابات الدماغ. فعلى سبيل المثال، يمكن لأجهزة تنظيم ضربات القلب الحفاظ على معدل النبض السليم، ويمكن لبعض أجهزة الاستشعار في المخ استشعار بعض الأمراض الخطيرة كالاستسقاء الدماغي.»
ومع ذلك؛ وعندما تنفذ الطاقة من هذه الأجهزة المزروعة داخل الجسم، فلابد من إزالتها، وإلا ستصبح مواضعًا لتراكم البكتيريا وحدوث العدوى، ولكن الإزالة الجراحية لهذه الأجهزة يمكن أن تسبب العديد من المضاعفات للمريض، لذلك طوَّر الباحثون أجهزة إلكترونية عابرة، تقضي فترة معينة داخل الجسم لتؤدي الوظيفة المنشودة، ثم تتحلل حيويًا داخل الجسم دون إحداث أضرارٍ بعد إتمام مهمتها، ولكن هذه الأجهزة يتم إمدادها بالطاقة خارجيًا مما يحد من كفاءة عملها.
هذا ويوجد في قلب الجهاز طبقتان من البوليمرات المتاحة والرخيصة والتي لها القابلية على التحلل الحيوي كبوليمر الـ(PCL) وبوليمر الـ(PLGA) اللذان يستخدمان في الخيوط الجراحية، فالطبقة الأولى عبارة عن طبقة رفيعه مسطحة، والأخرى ورقة مغطاة بنتوءات بارتفاع (300) نانومتر، ويتم فصل الطبقات عن بعضها البعض عن طريق حواجز من بوليمرات قابله للتحلل؛ بالتالي تتولد الكهرباء عند شد وارتخاء هذه الطبقات بالاحتكاك.
ووجد الباحثون بعد إجراء التجارب المعملية أن هذه الأجهزة يمكنها توليد طاقة كهربية بكثافة (32.6) مللي واط لكل متر مربع. واكتشفوا أنها طاقة كافية لامداد أجهزة تحفيز الخلايا العصبية والحفاظ على نموّها.
يقول تشونغ لين وانغ عالم خواص المواد بمعهد بكين للأنظمة والطاقة المتناهية الصغر: «فتحت نتائج أبحاثنا الباب على مصراعيه لتصنيع أجهزة إلكترونية قادرة على التحلل كليًا داخل الجسم الآدميّ، حيث يتم امتصاص الجهاز بكامله داخل الجسم دون الحاجة للتدخل الجراحي لإزالته مرة أخرى بعد زراعته.»
وأدرك الباحثون أنهم قادرون على إمداد عمر هذه المولدات الصغيرة من عدة ساعات إلى عدة سنوات حسب حاجة الجهاز المزروع للطاقة. واقترحوا أنه في المستقبل يمكنهم استغلال الطاقة الميكانيكيه الناتجة من العمليات الحيوية كنبضات القلب، وحركة القفص الصدري أثناء التنفس لتوليد الطاقة، حيث يقول وانغ: «نحن نوفر مصدرًا للطاقة عن طريق استغلال طاقة العمليات الحيوية الميكانيكية داخل جسم الإنسان.»
تشاهد تاليًا بعض الصور التي توضح تحلل المولدات داخل الجسم بمرور الوقت
إعداد: Mohammed Sherif
مراجعة: Matalgah Hamzeh
تصميم: Ayman Samy
المصدر: http://goo.gl/fL0yJo
#الباحثون_المصريون
