पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा स्पाइनल फ्यूजन हीलिंग की निगरानी के लिए एक स्व-संचालित स्मार्ट इम्प्लांट पेश किया गया है।
पिट्सबर्ग स्वानसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ता रोगी-विशिष्ट 3 डी-मुद्रित स्मार्ट मेटामटेरियल प्रत्यारोपण बना रहे हैं जो रीढ़ की हड्डी के उपचार की निगरानी के लिए सेंसर के रूप में दोगुना हो जाते हैं।
उनके काम का विवरण देने वाला एक पेपर हाल ही में उन्नत कार्यात्मक सामग्री पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर अमीर अलावी ने कहा, “स्मार्ट प्रत्यारोपण रीयल-टाइम बायोफीडबैक प्रदान कर सकते हैं और कई चिकित्सीय और नैदानिक लाभ प्रदान कर सकते हैं।”
“लेकिन प्रत्यारोपण के छोटे से क्षेत्र में भारी सर्किट या बिजली स्रोतों को एकीकृत करना बहुत चुनौतीपूर्ण है।
समाधान एक सक्रिय संवेदन और ऊर्जा संचयन माध्यम के रूप में इम्प्लांट मैट्रिक्स का उपयोग करना है।
इसी पर हमारा ध्यान गया है।”
इंटेलिजेंट स्ट्रक्चरल मॉनिटरिंग एंड रिस्पांस टेस्टिंग (आईएसएमएआरटी) लैब ने मल्टीफंक्शनल मैकेनिकल मेटामटेरियल्स का एक नया वर्ग विकसित किया है, जो अपने स्वयं के सेंसर के रूप में कार्य करता है, इसकी संरचना पर दबाव और तनाव के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी रिकॉर्ड और रिले करता है।
तथाकथित “मेटा-ट्राइबोमैटिरियल्स” उर्फ स्व-जागरूक मेटामटेरियल्स, अपनी स्वयं की शक्ति उत्पन्न करते हैं और संवेदन और निगरानी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयोग किया जा सकता है।
सामग्री को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि दबाव में, उसके प्रवाहकीय और ढांकता हुआ माइक्रोलेयर्स के बीच संपर्क-विद्युतीकरण होता है, जिससे एक इलेक्ट्रिक चार्ज बनता है जो सामग्री मैट्रिक्स की स्थिति के बारे में जानकारी देता है।
इसके अलावा, यह स्वाभाविक रूप से मानक मेटामटेरियल्स की उत्कृष्ट यांत्रिक ट्यूनेबिलिटी प्राप्त करता है।
इसके अंतर्निर्मित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर तंत्र का उपयोग करके उत्पन्न शक्ति एक अलग शक्ति स्रोत की आवश्यकता को समाप्त करती है, और एक छोटी सी चिप पिंजरे पर दबाव के बारे में डेटा रिकॉर्ड करती है, जो उपचार का एक महत्वपूर्ण संकेतक है।
डेटा को पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड स्कैनर का उपयोग करके गैर-आक्रामक रूप से पढ़ा जा सकता है।
प्रस्तावित पिंजरा न केवल अपनी संवेदन क्षमताओं में अद्वितीय है, बल्कि यह एक अत्यधिक ट्यून करने योग्य सामग्री से भी बना है जिसे रोगी की आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है।
“स्पाइनल फ़्यूज़न पिंजरों का व्यापक रूप से स्पाइनल फ़्यूज़न सर्जरी में उपयोग किया जा रहा है, लेकिन वे आमतौर पर कुछ यांत्रिक गुणों के साथ टाइटेनियम या PEEK पॉलिमर सामग्री (एक अर्ध-क्रिस्टलीय, उच्च-प्रदर्शन इंजीनियरिंग थर्माप्लास्टिक) से बने होते हैं,” अलावी ने समझाया।
“हमारे मेटामटेरियल इंटरबॉडी पिंजरों की कठोरता को आसानी से ट्यून किया जा सकता है।
सर्जरी से पहले मरीज की विशिष्ट शारीरिक रचना के आधार पर इम्प्लांट को 3 डी-प्रिंट किया जा सकता है, जिससे यह बहुत अधिक प्राकृतिक रूप से फिट हो जाता है।”
टीम ने मानव शवों में डिवाइस का सफलतापूर्वक परीक्षण किया है और अगले पशु मॉडल पर आगे बढ़ना चाह रही है।
क्योंकि सामग्री स्वयं अविश्वसनीय रूप से ट्यून करने योग्य और स्केलेबल है, स्मार्ट सेंसर डिज़ाइन को भविष्य में कई अन्य चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जैसे हृदय संबंधी स्टेंट या घुटने या कूल्हे के प्रतिस्थापन के लिए घटक।
अलावी ने कहा, “यह अपनी तरह का पहला इम्प्लांट है जो नैनोजेनरेटर्स और मेटामटेरियल में प्रगति का लाभ उठाता है ताकि चिकित्सा प्रत्यारोपण के कपड़े में बहुक्रियाशीलता का निर्माण किया जा सके।”
“यह तकनीकी प्रगति प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों के भविष्य में एक प्रमुख भूमिका निभाने जा रही है
अनुसंधान स्पाइनल फ्यूजन हीलिंग की निगरानी के लिए स्व-संचालित स्मार्ट प्रत्यारोपण पेश करता है
