Nature Chemical Engineering dergisinde yayımlanan araştırmada, vücutta zamanla çözünebilecek malzemelerden üretilen yeni nesil bir pil tanıtıldı. Sistem, geleneksel pillerde kullanılan ve vücuda zarar verme riski taşıyan bazı malzemeler yerine biyolojik ortamla uyumlu bileşenlerden oluşturuldu.
Kâğıt tabanlı pil geliştirildi
Araştırmacılar pilin anot bölümünde magnezyum alaşımı, katot bölümünde ise molibden trioksit içeren kâğıt tabanlı bir yapı kullandı. Pilin dış kısmı mide sıvısına karşı geçici koruma sağlamak amacıyla balmumu ve kandelilla mumu gibi doğal malzemelerle kaplandı.
Geliştirilen pil yaklaşık 1,84 voltluk açık devre gerilimine ulaşabiliyor. Daha büyük versiyonu ise kesintisiz kullanım koşullarında yaklaşık 1,6 voltluk çalışma gerilimini bir gün boyunca koruyabildi. Pilin küçük versiyonları standart jelatin kapsüllerin içine yerleştirilebilecek boyutlarda üretildi.
Domuzlar üzerinde test edildi
Teknolojinin yalnızca laboratuvar ortamında kalıp kalmayacağını görmek isteyen araştırmacılar sistemi domuzlarda denedi. Piller mideye yerleştirildikten sonra 24 ve 72 saatlik sürelerle incelendi. Deneylerde pilin mide ortamında çalışmasını sürdürebildiği gösterildi.
Araştırmacılar daha sonra pili iki farklı uygulamada kullandı. Bunlardan ilkinde pil, yutulabilir bir RFID sistemine enerji sağladı. Böylece kapsülün vücut içindeki varlığı dışarıdan kablosuz olarak takip edilebildi. Teknolojinin ileride ilaç kullanımının takip edilmesi gibi alanlarda değerlendirilebileceği belirtiliyor.
Mideye elektriksel uyarı verdi
İkinci deney ise teknolojinin tedavi amaçlı kullanım potansiyeline odaklandı. Pilin enerji sağladığı kapsül, domuzların midesine elektriksel uyarılar gönderdi. Araştırmacılar bunun ardından açlıkla ilişkili hormonlardan ghrelin seviyelerindeki değişimi takip etti ve elektriksel uyarının hormon düzeylerini etkileyebildiğini gözlemledi.
Bu tür “elektroseutik” sistemlerin gelecekte sindirim sistemi ile beyin arasındaki iletişimin düzenlenmesine yönelik uygulamalarda kullanılması araştırılıyor. Ancak teknolojinin insanlarda tedavi amacıyla kullanılabilmesi için daha fazla güvenlik ve etkinlik çalışmasına ihtiyaç bulunuyor.
Görevi bitince parçalanıyor
Yeni sistemin en dikkat çekici özelliği ise kullanım sonrasında vücuttan çıkarılması gerekmeyecek şekilde tasarlanması. Laboratuvar deneylerinde pil bileşenlerinin parçalanmaya yaklaşık iki hafta içinde başladığı, sistemin tamamen çözünmesinin ise birkaç ay alabildiği görüldü. Araştırmacılar, sindirim sistemindeki hareket ve sıvı akışının gerçek kullanım koşullarında bu süreci değiştirebileceğine dikkat çekiyor.
Bu özellik, geleneksel pillerin vücut içinde kullanılmasından kaynaklanan risklerin azaltılması açısından önem taşıyor. Geleneksel pil sistemlerinin zarar görmesi durumunda kimyasal yanık veya toksik maddelere maruz kalma gibi sorunlar ortaya çıkabiliyor. Yeni yaklaşımda ise cihazın kullanım süresini tamamladıktan sonra biyolojik olarak parçalanması hedefleniyor.
İnsanlarda henüz denenmedi
Araştırma umut verici sonuçlar ortaya koysa da teknoloji henüz insanlarda test edilmiş değil. Çalışmadaki hayvan deneyleri sınırlı sayıdaki domuz üzerinde gerçekleştirildi. Ayrıca mideyi uyaran sistemde kullanılan elektronik devre kartının mevcut versiyonu henüz tamamen biyolojik olarak parçalanabilir değil. Araştırmacılar bundan sonraki aşamada sistemin bütün elektronik bileşenlerinin çözünebilir hale getirilmesini hedefliyor.
Çalışmanın ilerletilmesi halinde, gelecekte sağlık durumunu takip eden sensörlerden ilaç kullanımını izleyen kapsüllere ve elektriksel uyarıyla çalışan tedavi sistemlerine kadar birçok yutulabilir tıbbi cihazın, görevini tamamladıktan sonra vücuttan çıkarılmasına gerek kalmadan kullanılabilmesinin önü açılabilir.
