Bilimkurgu filmlerinde gördüğümüz bir fikir, bu kez bilim dünyasında gerçeğe bir adım daha yaklaştı. The Matrix filminde makinelerin insan bedenlerinden enerji elde ettiği bir dünya anlatılıyordu. ABD'deki Massachusetts Amherst Üniversitesi araştırmacıları ise insan kalp hücrelerinin hareketlerinden elektrik üretebilen esnek bir elektronik sistem geliştirdi. Üstelik laboratuvar ortamında yapılan deneylerde elde edilen sonuçlar oldukça dikkat çekici. Yeni teknoloji, geleneksel enerji toplama sistemlerine kıyasla 10 katın üzerinde enerji yoğunluğuna ulaştı.
Araştırmacıların hedefi ise insanları birer enerji kaynağına dönüştürmek değil. Asıl amaç, vücudun doğal hareketlerinden yararlanarak kalp pilleri, sağlık sensörleri ve diğer tıbbi cihazların dışarıdan enerjiye duyduğu ihtiyacı azaltmak.
Günümüzde kalp pilleri, işitme implantları ve vücuda yerleştirilen birçok elektronik cihaz, çalışabilmek için bataryalara ihtiyaç duyuyor. Ancak bu piller cihazların hem ağırlığını hem de boyutunu artırıyor. Daha da önemlisi, özellikle tıbbi implantlarda pilin tükenmesi yeni bir ameliyat anlamına gelebiliyor.
Bilim insanları da bu sorundan yola çıkarak vücudun kendi hareketleriyle elektrik üretebilen bir sistem üzerinde çalıştı. "Biohybrid mesh harvester" adı verilen teknoloji, esnek bir polimer ağın üzerine yerleştirilmiş çok sayıda küçük elektrik üretecinden oluşuyor.
Sistemin temelinde ise PZT olarak bilinen piezoelektrik seramik bulunuyor. Bu malzemeden hazırlanan ince şeritler, üzerlerine mekanik baskı uygulandığında veya şekilleri değiştiğinde elektrik yükü oluşturuyor. İşin ilginç yanı, geliştirilen ağın canlı hücrelerle birlikte çalışabilmesi. Açık örgülü yapısı sayesinde hücreler elektronik parçaların arasına ve çevresine doğru büyüyebiliyor.
Laboratuvarda insan kalp hücreleriyle birleştirilen sistem, hücreler her kasılıp gevşediğinde esneyerek elektrik üretiyor. Böylece kalp dokusunun doğal hareketi, elektrik enerjisine dönüştürülmüş oluyor. Araştırmanın sonuçları Science Advances dergisinde yayımlandı.
Yeni teknolojiyi öne çıkaran en önemli özelliklerden biri, geleneksel sistemlere göre çok daha verimli çalışabilmesi. Bugüne kadar geliştirilen piezoelektrik enerji toplayıcılar, genellikle canlı dokunun yüzeyine yerleştirilen ayrı parçalardan oluşuyordu. Ancak sert elektronik bileşenlerle yumuşak dokular arasındaki uyumsuzluk, hareketlerden elde edilebilecek enerji miktarını sınırlıyordu.
Massachusetts Amherst Üniversitesi araştırmacıları ise farklı bir yol izledi. Tek ve büyük bir enerji üreticisi kullanmak yerine, çok sayıda küçük üreteci hücrelerin büyüdüğü esnek ağın içine yerleştirdi. Bu sayede sistem, dokunun yalnızca belirli bir noktasından değil, farklı bölgelerindeki hareketlerden de enerji toplayabiliyor.
Araştırmacıların paylaştığı sonuçlara göre yeni yapı, geleneksel merkezi sistemlerle karşılaştırıldığında etkin hacim başına 10 katın üzerinde enerji yoğunluğu sağladı. Üstelik ince ağ katmanları üst üste yerleştirilerek üretim kapasitesi artırılabiliyor. Böylece cihazın boyutunu önemli ölçüde büyütmeden daha fazla elektrik elde edilmesi hedefleniyor.
Bu teknolojinin gelecekte en önemli kullanım alanlarından birinin tıbbi implantlar olması bekleniyor. Kalp pilleri, kalp ritmini izleyen cihazlar, nörostimülatörler ve düşük enerjiyle çalışan diğer tıbbi elektronik sistemler, geliştirilen yöntemden yararlanabilecek cihazlar arasında gösteriliyor.
Giyilebilir sağlık sensörleri de olası kullanım alanlarından biri. Araştırmanın kıdemli yazarı ve Massachusetts Amherst Üniversitesi öğretim üyesi Jun Yao, elektronik sistemlerin hücresel ölçekte canlı dokularla bütünleştirilmesinin biyouyumluluğu artırabileceğine dikkat çekiyor.
Ancak bu gelişme, kalp pillerinin artık bataryasız çalışabileceği anlamına gelmiyor. Araştırmacıların önünde hâlâ aşılması gereken önemli teknik ve güvenlik sorunları bulunuyor.
Laboratuvar deneylerinden alınan sonuçlar umut verici olsa da sistem henüz geliştirme aşamasında. Şimdiye kadar yalnızca laboratuvarda yetiştirilen insan kalp dokusu üzerinde test edilen teknolojinin, canlı bir organizmada aynı performansı gösterip göstermeyeceği bilinmiyor. Ayrıca üretilen elektriğin bir tıbbi implantın tüm enerji ihtiyacını tek başına karşılayabildiği de henüz kanıtlanmış değil.
Bir diğer önemli sorun ise sistemde kullanılan PZT malzemesinin kurşun içermesi. Kurşunun çevredeki canlı dokulara zarar vermesini önlemek için elektronik bileşenlerin güvenli şekilde yalıtılması gerekiyor.
Google Play
App Store
11:03
Haberi Paylaş
YORUM YAZ