با تلاش پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر محقق شد؛ طراحی و ساخت زیست حسگرهای کاربردی در حوزه پزشکی و سلامت

پژوهشگران دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، موفق به طراحی و ساخت زیست حسگرهایی کاربردی در حوزه سلامت و صنعت پزشکی (پیشگیری و تشخیص) شدند که این محصول در زمینه ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی هوشمند مثل حسگرهای الکترونیکی پوشیدنی کاربرد دارد.

به گزارش سایت نساجی امروز به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علی صدیقی دانش آموخته دکترای مهندسی نساجی و محقق طرح «تولید زیست حسگر گلوکز غیر آنزیمی منعطف پوشیدنی» با بیان اینکه دیابت یک اختلال متابولیک و مشکل همه گیر جهانی است، گفت: سازمان جهانی بهداشت اظهار داشته که در سال ۲۰۱۴، ۴۲۲ میلیون نفر در سراسر جهان با مشکل دیابت مواجه بوده اند. این مشکل نه تنها سلامت فردی را تهدید می کند بلکه در حال حاضر یکی از بزرگترین موانع توسعه پایدار و رشد اقتصادی است.

وی افزود: هزینه سلامت کشورهای G۷ روی دیابت، تنها در سال ۲۰۱۴، ۴۱۴ میلیارد دلار برآورد شده است. در ایران نیز بیش از یک و نیم میلیون نفر با بیماری دیابت دست و پنجه نرم می کنند.

صدیقی با بیان اینکه کلید تشخیص و مدیریت بیماران دیابت، نظارت و کنترل سطح گلوکز در بدن است، گفت: از این رو، به منظور جلوگیری از عوارض جانبی، سطح گلوکز باید مکرراً اندازه گیری شود؛ بنابراین، توسعه حسگرهای گلوکز کم هزینه و قابل اطمینان با حساسیت و گزینش پذیری زیاد، اهمیت اقتصادی و اجتماعی اجتناب ناپذیری دارد و سبب اهمیت جهانی این مساله در چند دهه اخیر شده است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: معمولاً برای تشخیص گلوکز از حسگرهای گلوکز الکتروشیمیایی بر پایه آنزیم استفاده می شود؛ اما پایداری و دوام شیمیایی و حرارتی آنزیم ها با مقدار pH، دمای کار، فشار جزئی اکسیژن و سطح رطوبت محیطی تحت تاثیر قرار می گیرد؛ از سوی دیگر، پایش سلامت بصورت دائمی و غیرتهاجمی در سال های اخیر مورد توجه بیشتری بوده است که منجر به ظهور حسگرهای پوشیدنی و منعطف شده است.

صدیقی گفت: ابزار الکترونیکی منعطف و منسوجات هوشمند در سالیان اخیر بطور چشمگیری مورد توجه بوده اند و حسگرهای منعطف می توانند در غالب ابزارهای پوشیدنی مثل پوشاک هوشمند به راحتی مورد استفاده قرار گیرند.

وی ادامه داد: هدف این پروژه ساخت حسگر غیر آنزیمی منعطف پوشیدنی بوده است که به کمک منسوجات متداول مثل پارچه پنبه ای ساخته شود. با توجه به راحتی، در دسترس بودن و ایمنی پارچه های طبیعی مثل پنبه و کاربرد آنها در حوزه های سلامت و محیط زیست، نانو مواد بصورت جداگانه روی سطح بستر پارچه پنبه ای پوشش دهی شدند تا ابتدا رسانایی الکتریکی و در نهایت ویژگی های الکتروکاتالیستی برای تشخیص میزان گلوکز در بدن انسان را به منسوج ببخشند.

فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر عنوان کرد: یکی از کاربردهای مهم ابزارهای الکترونیکی منعطف پوشیدنی، حسگرها و به خصوص حسگرهای الکتروشیمیایی است. برای این منظور اولاً احتیاج بود تا مقاومت الکتریکی پارچه پنبه ای به کمترین میزان ممکن برسد به این صورت که با لایه نشانی ترکیبات فلزی، رسانایی بستر منسوجی هزاران برابر افزایش یابد. بنابراین نانوذرات نیکل به روش الکترولس روی سطح بستر بصورت همزمان، سنتز و لایه نشانی شد تا منسوج، رسانا شود.

وی ادامه داد: برای لایه بعدی از نانو ذرات پلیمری پلی آنیلین به عنوان ماده رسانا، اتصال دهنده و تسریع کننده اکسایش گلوکز استفاده شد و در نهایت نانوذرات اکسید مس روی سطح کامپوزیت پوشش دهی شدند.
صدیقی خاطر نشان کرد: نکته قابل توجه استفاده همزمان از مواد کاتالیستی مختلف برای الکترواکسایش گلوکز روی سطح است که اتصال شیمیایی قوی با سطح منسوج دارند؛ از سوی دیگر ترکیب هیبریدی جدیدی حاوی نامواد Ni-SnOx/PANI/CuO روی سطح منسوج بارگذاری شد که دارای حد تشخیص بسیار کم، حساسیت عالی، پایداری عالی و قابلیت بازتولید مطلوبی است که آن را گزینه ای جذاب برای استفاده عملی به عنوان حسگر زیستی غیرآنزیمی گلوکز می سازد.

وی با اشاره به کاربردهای این محصول افزود: حسگرهای زیستی غیرآنزیمی می توانند در حوزه های سلامت و پزشکی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین به عنوان بخشی از کالاهای الکترونیکی پوشیدنی و منسوجات هوشمند در آینده نزدیک کاربرد خواهند داشت.

صدیقی تاکید کرد: نوآوری کار ما به جهت استفاده از نانومواد و ترکیبات هیبریدی جدید و ترکیب آن با بسترهای منسوجی برای استفاده به عنوان زیست حسگر پوشیدنی منعطف بوده است.

وی با اشاره به ویژگی های این طرح گفت: مشخصه های فیزیکی و ساختاری قابل توجه مانند انعطاف، قابلیت پوشیدن، استحکام خوب، راحتی فیزیولوژیکی، تولید آسان و ارزان، دوستدار محیط زیست و ایمن برای بدن از ویژگی های این پروژه به شمار می روند.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: همچنین از ویژگی های کارکردی این طرح می توان به حد تشخیص بسیار کم میزان گلوکز، حساسیت بسیار زیاد، گزینش پذیری مطلوب، پایداری خوب و تکرارپذیری یا قابلیت بازتولید مطلوب آن اشاره کرد. از سوی دیگر، محدوده غلظتی بسیار گسترده این زیست حسگر غیر آنزیمی، این امکان را فراهم می کند که علاوه بر خون، برای تشخیص گلوکز در تعرق، بزاق و حتی اشک مورد استفاده قرار گیرد.

وی با اشاره به ویژگی های نوآورانه این طرح پژوهشی افزود: استفاده از نانومواد جدید برای کاربرد زیست حسگر، استفاده از ترکیبات مقرون به صرفه غیرآنزیمی، استفاده از روش های ارزان و آسان برای افزایش پایداری، استفاده از روش و ترکیبات جدید برای لایه نشانی نانوذرات نیکل روی سطح منسوج، استفاده و ترکیب چند ماده موثر با خواص کاتالیستی مطلوب برای بهبود کارایی زیست حسگر از ویژگی های نوآورانه این طرح به شمار می رود.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر تاکید داشت: تولید آسان و ارزان، کارایی عالی (حساسیت بالا در محدوده غلظتی گسترده و حد تشخیص بسیار کم)، پایداری و دوام مطلوب، زیست سازگاری و سازگاری با محیط زیست، امکان تشخیص میزان گلوکز در تعرق، بزاق و حتی اشک علاوه بر خون از دیگر ویژگی های این پروژه هستند.

صدیقی خاطر نشان کرد: زیست حسگرهای غیر آنزیمی گلوکز در حوزه سلامت، غذا، پزشکی (پیشگیری و تشخیص) و از سوی دیگر در حوزه ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی هوشمند مثل حسگرهای الکترونیکی پوشیدنی کاربرد دارند.

گفتنی است دکترمجید منتظر، دکترسعیده مزینانی اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر راهنمایی این پروژه را برعهده داشتند.