חדשות

בטכניון פותח עור אלקטרוני שיודע "לחוש" ולתקן את עצמו

בהשראת העור האנושי פותח בטכניון פולימר שניתן לשלבו גם בבניית פרוטזות ואיברים מלאכותיים ובהתקנים רפואיים לבישים

העור האלקטרוני הרב שכבתי. צילום: דוברות הטכניון

פולימר רך, גמיש ועמיד למים, מעין "עור אלקטרוני מלאכותי" שמסוגל לנטר בדיוק רב משתנים פיזיקליים וכימיים שונים גם בסביבה מימית, מתקן עצמו במקרה של נזק ובכך משמר תפקוד יציב לאורך זמן, פותח בטכניון בחיפה ועליו דווח לאחרונה לשני כתבי עת מדעיים.

הפולימר החדיש מרפא עצמו במקרים של "פציעות": שריטה, חיתוך ופיתול. מאחורי הפיתוח עומד הדוקטורנט מוחמד ח'טיב. הוא השתמש בפולימר החדש לפיתוח פלטפורמות חישה מתקדמות המנטרות טמפרטורה, לחץ ורמת חומציות ועשויות להתאים למגוון יישומים ברובוטיקה אבל גם בבניית פרוטזות, איברים מלאכותיים או התקנים רפואיים לבישים. התיקון העצמי איננו רק ברמה המכנית – תיקון החתך ביריעת הפולימר – אלא גם בהיבטים הפיזיקליים והכימיים: הולכת חשמל וחישה כימית.

הפיתוח והמחקר בוצעו בפקולטה להנדסה כימית בהנחייתו פרופ' חוסאם חאיק. הדיווחים על כך פורסמו בכתבי העת Advanced Materials וב-Advanced Functional Materials.

פרופ' חאיק, מומחה בניטור רפואי מבוסס חיישנים: "במיליוני שנות האבולוציה התפתח עורם של היונקים לפלטפורמת חישה המאופיינת מצד אחד ברגישות גבוהה לגירויים סביבתיים אבל גם בעמידות לתנאים עוינים: לחות, מליחות, חום, מתיחה וקיפול. בהשראת העור הטבעי מושקעים כיום מאמצים רבים בפיתוח חומרים והתקנים אלקטרוניים מלאכותיים בעלי תכונות דומות - נוכח הפוטנציאל היישומי העצום שלהם בתחומים שונים.

"מערכות אלו מצריכות פיתוח חומרים רכים שתפקודם איננו נפגע כתוצאה מעיוותים וחתכים. הבעיה היא שהחומרים הרכים נוטים לאורך זמן להיפגע גם מבחינה תפקודית. מכאן המוטיבציה לפתח חומרים חדשים ומערכות חדשות שיודעים לרפא עצמם, ממש כמו עור האדם לאחר פציעה".

בדו"ח שפורסם ב-Advanced Functional Materials, תוארו התכנון, הבנייה והיישום של האלסטומר – הפולימר הגמיש בעל יכולת המתיחה ותכונותיו הייחודיות. זה חומר הידרופובי, דוחה מים, חזק וגמיש מאוד, שיכול להימתח ל-1,000% מאורכו הראשוני בלי להיקרע. בין תכונותיו הייחודיות: יכולת איחוי עצמי הנשמרת גם כשהוא מושרה במי ברז, במי ים ובמים עם ערכי חומציות שונות. הפוטנציאל היישומי שלו רב עבור תקנים אלקטרוניים רכים ודינמיים הבאים במגע עם מים. במקרה שהפגיעה המכנית מתרחשת כשהוא טבול במים, הוא מתקן עצמו למניעת זרמי זליגה – אובדן זרם מההתקן למים.

הפולימר החדש לפיתוח עור אלקטרוני מלאכותי מכיל מערך חישה המורכב מחומרים ננו-מטריים והוא מנטר בצורה סלקטיבית ובו-זמנית משתנים סביבתיים שונים - כמו לחץ, טמפרטורה וחומציות. בעור המלאכותי שולבה גם מערכת חדשנית לריפוי עצמי אוטונומי. היא מורכבת מרכיבים דמויי-נוירונים, המנטרים נזקים בחלקים האלקטרוניים שבמערכת ומרכיבים אחרים המזרזים את הריפוי העצמי במקומות הפגועים. מנגנון התיקון העצמי יאפשר למערכות אלקטרוניות חכמות לבצע ניטור עצמי של פעילותן ולתקן תקלות תפקודיות הנגרמות מנזקים מכניים.

ח'טיב: "הפרויקט סולל דרכים חדשות ואסטרטגיות חדשות לפיתוח אלקטרוניקה בהשראת העור שתוכל להשתלב בהתקנים לבישים ובהתקני עור אלקטרוני בכלל זה באיברים מלאכותיים". פרויקט המחקר נתמך על ידי קרן ביל ומלינדה גייטס ובסיוע מענק במסגרת תכנית Horizon 2020 של האיחוד האירופאי.

נושאים קשורים:  הטכניון,  פיתוח רפואי,  חדשות,  עור אלקטרוני,  פרופ' חוסאם חאיק,  מוחמד ח'טיב
תגובות