تراشه ها در خدمت علم پزشکی

دنیای امروزی را دنیای فناوری اطلاعات نامیده اند ، چرا که براستی همه چیز در زندگی ما تحت تاثیر فناوری اطلاعات امروزی قرار گرفته است.

کد خبر: ۶۲۴۲۸

تراشه های دنیای امروزی به همه جای زندگی انسان ها سرک می کشند و حتی در بعضی موارد جزو لاینفکی از آن به حساب می آیند ، مثل تراشه های نیمه هادی که در بدن نصب می شوند و داروها را در اسرع وقت به مکان مورد نظرشان انتقال می دهند. اگر سری به داروهایی که در منزل نگه می دارید زده باشید ، انواع و اقسام قرصها، شربتها، آمپول ها و... را در میان آنها می بینید که به طور میانگین همه آنها تاریخ مصرف و انقضا دارند.
بسیاری از شرکتهای داروسازی به دنبال یافتن مکمل هایی هستند که داروها به میزان بیشتر و در مدت زمان طولانی تری به وسیله افراد مورد استفاده قرار گیرد.
همچنین اثرات جانبی کمتری بر بدن افراد بگذارد. بعضی داروهای جدید که اثرات درمانی خوبی از خود بروز داده اند ، بر مبنای پروتئین موجود در اطلاعات ژنتیکی فرد ساخته شده اند که متاسفانه نمی توان آنها را خورد یا تزریق کرد چون بر اسید معده تاثیر می گذارند و سریع آن را جذب می کنند تا بتوانند موثر واقع شوند.
برای غلبه بر مشکلاتی از این دست ، مهندسان الکترونیک به دنبال روشهای نوینی در تولید دارو هستند به طوری که از فناوری زیستی و نیمه هادی استفاده کنند.
متخصصان معتقدند داروهای جدید باید از درجه ای از هوشمندی برخوردار باشند ، به طوری که تشخیص دهند به چه قسمتی از بدن هجوم برند و به موقع نیز به مکان مورد نظر برسند و این مرحله دقیقا نقطه ای است که نیمه هادی ها می توانند نقش بارز و تعیین کننده ای داشته باشند. 2رویکرد برای بررسی این امکان در حال حاضر تحت آزمایش هستند:

1- سیستم های میکروالکترومکانیل زیستی موسوم بهbio MEMS

2- تراشه های کوانتومی bio MEMS تراشه قابل نصب در بدن است که دارای مخزن باریکی از داروست و با فشار دکمه ای از راه دور به صورت بی سیم دریچه مخزن آن بازمی شود و دارو به سمت مکان مورد نظر جریان می یابد. این نوع درمان برای بیماری هایی خوب است که بیمار نیاز به مصرف مداوم دارو به صورت ماهانه یا سالانه دارد، مثل بیمارهای دیابتی.

در حال حاضر راه حل اول یعنی bio MEMS پیشرفت های بیشتری نسبت به تراشه های کوانتومی داشته است. bio MEMS در بدن نصب می شود و مثل یک سیستم مدار بسته علاوه بر نظارت بر عملکرد دارو به وسیله حسگرهای موجود در خود می تواند تشخیص دهد که بیمار چه زمان به میزان بیشتری از دارو نیازمند است. طبیعی است در حال حاضر شرکتهای بسیار محدودی روی این پروژه سرمایه گذاری کنند.
شرکت مایکروچیپس در بدفورد ماساچوست که روی این پروژه سرمایه گذاری کرده است ، در هسته محصول خود یک تراشه سیلیکونی 15 میلی متری قرار داده که روش ساخت آن اساسا مشابه ساخت مدارهای مجتمع است ؛ هرچند بجای ترنزیستور، این محصول با 100 مخزن بسیار باریک که از دارو پر شده اند جایگذاری می شود.
هر مخزن با لایه نازکی از پلتینیوم و تیتانیوم محافظت می شود که روی آن شبکه ای از مدارات ، شامل نیمه هادی های طلایی قرار گرفته اند.
تنها 4 ولت انرژی برای انتقال دارو به نشانی های مورد نظر و خارج شدن از مخزن آن لازم است. در بهترین حال ، هدف این است که کل عملیات با کنترل از راه دور فعال شود.
نکته قابل توجه این است که bio MEMS در یک قالب تیتانیوم درست به اندازه یک ساعت مچی و حاوی یک باتری ، یک تراشه بی سیم و یک ریزپردازنده است.
این ریزپردازنده در زیر پوست شانه حیوان نصب می شود، جایی که به صورت بی سیم بتوان آن را راه اندازی کرد. برای تنظیم میزان دارو کافی است تنها به سمت حیوان رفت و تراشه را با کنترل از راه دور فعال کرد.
شرکت دیگری به نام chipRX در لیکسینگتون ، نوع دیگری از bio MEMS را ساخته که جزییات ساختاری آن با نوع اول متفاوت است.
در ساختار این تراشه ماهیچه های مصنوعی به صورت الکتریکی فعال می شوند تا مخازن دارو را باز و بسته کنند.
سازندگان bio MEMS هنوز نمی دانند این تراشه با حسگر یا بدون حسگر ، پس از نصب بر موجود زنده چقدر کارایی دارد و دیگر آن که پزشکان و مریضان تا چه حد پذیرای این تجهیزات هستند. به هر ترتیب هدف این است که میزان داروی موجود در تراشه برای ماهها یا سالها تا زمان تعویض ، مناسب و کافی باشد. مانند هر وسیله پزشکی دیگر ، خراب شدن تراشه عمر مفید آن را محدود خواهد کرد.
در این حالت سلولها و ماهیچه های بدن سطح پاسخ را پوشانده و آن را از درست عمل کردن بازمی دارند. بسیاری از این تراشه ها نیز ممکن است دورشان زخم و در نتیجه ارتباطشان با دیگر بدن قطع شود. پوشاندن این تراشه ها با داروی ضدحساسیت ممکن است آنها را مقابل سیستم ایمنی بدن حفظ کند. خراب شدن تراشه به محل قرارگیری در بدن ، نوع دارو و تاثیرات شیمیایی آن بستگی دارد.در حال حاضر استفاده از حسگرها تا چند هفته موثر است.
شاید تعبیه کردن چند حسگر در bio MEMS کمک به تعویض بموقع آن کند و در نتیجه منجر به ادامه کار تراشه شود. نصب و خارج کردن bio MEMS نیاز به جراحی بازدارد، به همین دلیل برای پر کردن مجدد آن با دارو انواعی را ساخته اند که نیاز به عمل جراحی برای خارج سازی تراشه از بدن نباشد و با تزریق ، دارو به مخزنش وارد شود.
کاربرد دیگر bio MEMS برای بیمارانی است که دچار حمله قلبی شده اند و احتمال حمله مجدد برایشان وجود دارد. در رویکرد دوم که استفاده از تراشه کوانتومی است ، ذرات کوانتومی کریستال هایی هستند که اغلب از 2 تا 4 هادی نیمه کادیوم تشکیل شده اند و ویژگی های کوانتومی اتمهای منفرد را حفظ می کنند. از جمله این ویژگی ها قابلیت جذب و توزیع فوتون ها در یک طول موج خاص است.
در اتمهای منفرد ، طول موج بستگی دارد به نوع اتمهای موجود در آن ، ولی ذرات کوانتومی ، طول موج شبیه سازی شده به اندازه آنها بستگی دارد.
ذرات کوچکتر ، طول موجهای کوچکتر را جذب و دفع می کنند و در طیف نوری به بنفش نزدیکترند ، حال آن که طول موجهای بلندتر به قرمز نزدیکترند.بیشترین کاربرد تجارت ذرات کوانتومی ، در حال حاضر در کاربردهای رایانشی و لیزر است.
آنچه هنوز برای موسسه استانداردهای بین المللی جای سوال دارد این است که اولا میزان ایمنی نانوتکنولوژی تا چه حد است و ثانیا ذرات کوانتومی چقدر در بدن می مانند و کدام ارگان ها ، آنها را از میان می برند؛
به هر ترتیب جای بسی امیدواری است که محققان در این زمینه آینده روشنی بویژه در درمان بیماری های خاص نظیر سرطان و بیماری های قلبی متصورند.