חוקרים מבית הספר לרפואת שיניים ומהמחלקה למדע והנדסה של חומרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו הידרוג'ל מרוכב חדש שיכול לשמש כחיישן פייזורזיסטיבי רגיש ביותר – כלומר חיישן המייצר אותות חשמליים כאשר מופעל עליו לחץ מכני מזערי. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת Advanced Healthcare Materials ונבחר להופיע בשער הגיליון.
עוד בעניין דומה
ההידרוג'ל החדש, מסבירים החוקרים, יכול לשמש כבסיס למגוון שימושים רפואיים: מכשירים לבישים המודדים מדדים פיזיולוגיים חיוניים כמו דופק ולחץ דם, מצע תומך לניטור רציף של שתלי עור, ואפילו חיישנים המסוגלים לזהות שינויים הנובעים מקול אנושי.
המחקר הובל על ידי הדוקטורנטית דנה כהן-ג'רסי עם שני המנחים שלה, פרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ' מבית הספר לרפואת שיניים ופרופ' יוסי שחם-דיאמנט מהמחלקה למדע והנדסה של חומרים, בשיתוף ד"ר מקסים סוקול מהמחלקה למדע והנדסה של חומרים באוניברסיטת תל אביב.
דנה כהן-ג'רסי: "החומר החדש שפיתחנו הוא הידרוג'ל המשלב בתוכו שני מרכיבים עיקריים - פפטידים קצרים העוברים הרכבה עצמית ליצירת הידרוג'ל, ו-MXene – חומר קרמי דו מימדי, מוליך חום וחשמל, שפותח במעבדה לקרמיקה מתקדמת. השילוב של MXene הופך את ההידרוג'ל למוליך, ובעקבות לחיצה עליו משתנה ההולכה שלו בהתאם. החומר מסוגל למדוד טווח רחב של לחצים, החל מקילו-פסקלים ועד למאות מגה-פסקלים".
החוקרים ביצעו מגוון רחב של בדיקות כדי לבחון את התכונות הייחודיות של החומר. הם מצאו כי מדובר בחומר פייזורסיסטיבי רגיש ביותר, המייצר אות חשמלי בתגובה ללחץ מכני, גם כאשר עוצמת הלחץ חלשה מאוד. כ-20,000 מדידות העידו כי החומר עמיד ושומר על תכונותיו והמדידות נותרות מדויקות גם בשימוש נרחב לאורך זמן.
התאימות לשימושים רפואיים נבדקה על ידי גידול תאים על גבי ההידרוג'ל המוליך, והתגלה שהחומר אינו רעיל ומאפשר היצמדות תאים. כמו כן, ההידרוג'ל נוח לשימוש, ניתן לייצרו בקלות ובעלות נמוכה, הוא אמין, יציב ובעל חוזק מכני גבוה, תוך שהוא מאפשר ציפוי של משטחים גדולים.
פרופ' אדלר-אברמוביץ: "אנו סבורים כי החומר החדש שפיתחנו עשוי לשמש למגוון רחב של יישומים רפואיים ואחרים. כך לדוגמה פיתחנו יריעה המבוססת על החומר החדש, שמסוגלת לנטר מדדים פיזיולוגיים כמו דופק ולחץ דם ואף לחוש ויברציות של קול אנושי ברמת דיוק גבוהה ביותר ולשדר אותות למכשיר ייעודי שקורא אותם. יריעה כזאת עשויה לשמש, בין היתר, כמצע שהוא גם חיישן עבור שתלי עור מלאכותיים, כמו במקרים של כוויות קשות על שטחים נרחבים בגוף. המצע יאפשר ניטור רציף של מצב הפצע וקליטת השתל ויתריע על התפתחות של דלקת, ללא צורך לפתוח את החבישה".
ד"ר סוקול הוסיף: "יישום נוסף של ההידרוג'ל המוליך הוא אלקטרוניקה לבישה המודדת דופק או לחץ דם בעת פעילות כמו ריצה, עבור חולים, משתקמים, מתאמנים בריאים, ואפילו ספורטאים".
במחקר לקחו חלק: אור מסר, גל פינקלשטיין-זוטא ובר פבלוקיס מהמחלקה להנדסת ומדע של חומרים וד"ר מורן אביב מבית הספר לרפואת שיניים, אוניברסיטת תל אביב.