تولید هیدروژل زیست‌تخریب‌پذیر توسط دانشگاه دامغان برای تجهیزات پزشکی پایدار

پیشگامی ایران در توسعه هیدروژل‌های زیست‌تخریب‌پذیر برای پزشکی پایدار

پژوهشگران دانشگاه دامغان با همکاری بیمارستان وابسته به دانشگاه پزشکی وِنژو، گامی بلند در راستای توسعه تجهیزات پزشکی پایدار برداشته‌اند. آن‌ها موفق به طراحی نوعی هیدروژل رسانای زیستی و زیست‌تخریب‌پذیر شده‌اند که می‌تواند جایگزینی مؤثر و دوستدار محیط‌زیست برای الکترودهای غیرقابل‌تجزیه در دستگاه‌های الکتروتراپی باشد. این نوآوری نه تنها رسانایی الکتریکی بسیار بالایی دارد، بلکه قابلیت تجزیه تا 49 درصد در خاک طی 60 روز را نیز داراست و افق‌های جدیدی را برای فناوری‌های پوشیدنی و مهندسی بافت می‌گشاید.

چالش پسماندهای الکترونیکی و نیاز به نوآوری

با افزایش روزافزون نگرانی‌های جهانی در مورد پسماندهای الکترونیکی و اثرات مخرب مواد غیرقابل‌تجزیه بر محیط‌زیست، نیاز به توسعه مواد نوین که هم عملکرد الکتریکی مطلوب داشته باشند و هم با بدن انسان و طبیعت سازگار باشند، بیش از پیش احساس می‌شود. دستگاه‌های الکتروتراپی، که برای کاهش درد، تحریک عضلانی و بازتوانی بیماران به کار می‌روند، اغلب از الکترودهایی استفاده می‌کنند که زیست‌تخریب‌پذیر نیستند و در بلندمدت مشکلات زیست‌محیطی جدی ایجاد می‌کنند.

نانوکامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر: راهکاری برای آینده سبز پزشکی

در پاسخ به این چالش، پژوهشگران دانشگاه دامغان با همکاری بیمارستان خلق چوژو (Quzhou People’s Hospital) وابسته به دانشگاه پزشکی وِنژو، موفق به توسعه یک نانوکامپوزیت زیست‌تخریب‌پذیر و رسانای الکتریکی شده‌اند. این دستاورد علمی، آینده‌ای سبز و پایدار را برای تجهیزات پزشکی نوید می‌دهد.

ساختار و ترکیبات هیدروژل دولایه

این هیدروژل دولایه زیستی با بهره‌گیری از مواد طبیعی و پلیمری پیشرفته ساخته شده است:

• صمغ کتیرای طبیعی (Tragacanth Gum): ماده‌ای طبیعی و زیست‌سازگار.
• پلی‌وینیل الکل (PVA): پلیمری با خواص مکانیکی مناسب.
• گرافن کربوکسیله (GrF) و پلی‌پیرول (PPy): برای تقویت رسانایی و خواص الکتریکی.

این ترکیب هوشمندانه توانسته است محدودیت‌های موجود در هیدروژل‌های رسانای رایج را برطرف کند.

عملکرد بی‌نظیر در رسانایی الکتریکی

نوآوری کلیدی این پژوهش در طراحی ساختار دولایه هیدروژل نهفته است. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این طراحی منجر به کاهش چشمگیر مقاومت الکتریکی و افزایش قابل‌توجه رسانایی شده است:

• رسانایی متناوب (AC conductivity): در فرکانس‌های مرتبط با کاربردهای الکتروتراپی، رسانایی هیدروژل جدید تا 4.99 × 10⁵ برابر بیشتر از نمونه‌های مرجع گزارش شده است.
• مقایسه با نمونه تک‌لایه: هیدروژل TPG@PPy در فرکانس 80 هرتز تا 1.5 برابر رسانایی بیشتری نسبت به نمونه تک‌لایه از خود نشان داده است.

این دستاورد می‌تواند کیفیت و اثربخشی دستگاه‌های الکتروتراپی مانند TENS (تحریک الکتریکی عصب از راه پوست) را به طور محسوسی ارتقا دهد.

زیست‌تخریب‌پذیری بالا و سازگاری با محیط‌زیست

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این هیدروژل، زیست‌تخریب‌پذیری بالای آن است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این ماده در شرایط خاک طی 60 روز، بین 41 تا 49 درصد از جرم خود را از دست می‌دهد. این یافته حاکی از آن است که هیدروژل دولایه جدید، برخلاف بسیاری از مواد مصنوعی موجود، پس از پایان عمر مفید خود می‌تواند بدون بر جای گذاشتن پسماندهای مضر، در طبیعت تجزیه شود و تهدیدی برای محیط‌زیست نباشد.

کاربردهای گسترده در پزشکی نوین

کاربردهای این نوآوری تنها به حوزه الکتروتراپی محدود نمی‌شود. پژوهشگران معتقدند این هیدروژل‌های رسانا می‌توانند در زمینه‌های زیر نیز به کار گرفته شوند:

• فناوری‌های پوشیدنی پیشرفته: به عنوان پایه‌ای برای توسعه حسگرهای زیستی و دستگاه‌های پایش سلامت. انعطاف‌پذیری و رسانایی بالا، امکان جمع‌آوری داده‌های پزشکی به‌صورت لحظه‌ای و افزایش راحتی کاربران را فراهم می‌آورد.
• مهندسی بافت: به عنوان داربست‌هایی مناسب برای رشد سلول‌ها و ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده.

ضرورت پایداری در فناوری‌های پزشکی آینده

این پروژه بر این اصل تأکید دارد که فناوری‌های پزشکی آینده باید نه تنها مؤثر و پیشرفته باشند، بلکه الزامات پایداری زیست‌محیطی را نیز برآورده کنند. تجهیزات پزشکی ساخته شده از مواد غیرقابل‌تجزیه، در بلندمدت منجر به انباشت پسماندهای خطرناک خواهند شد. دستاورد اخیر دانشگاه دامغان و همکاران بین‌المللی‌اش نشان می‌دهد که می‌توان میان عملکرد پیشرفته و سازگاری با محیط‌زیست تعادل برقرار کرد و به سوی آینده‌ای پایدارتر در حوزه سلامت گام برداشت.