Yeni nesil akıllı bioimplantlar geliyor

Bilkent Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü ve Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Yrd. Doç. Dr. Hilmi Volkan Demir başkanlığında, doktora öğrencisi Rohat Melik, araştırma mühendisi Emre Ünal ve Dr. Nihan Kosku Pekgöz’ün yer aldığı çalışma, dünyada bir ilk olma özelliği taşıyor. ABD’nin sektör devi bir firması, teknolojiyi yeni nesil implantlara uygulamaya talip oldu.

Yrd. Doç. Dr. Demir, ABD’deki istatistiklere göre,büyük kemik kırıkları sonrasında implant takılan hastaların yüzde 10’unda iyileşme sorunları gözlendiğini aktardı.

Büyük çaplı kemik kırıklarında titanyum ya da paslanmaz çelikten yapılan implantların kemiğe uygulanan yükü başlangıçta tamamen taşıdığını ve zamanla iyileşme sürecinde hasarlı kemikte oluşan dokunun, yükü kemik ile paylaşmaya başladığını anlatan Demir, bu sürecin doktorlar tarafından eş zamanlı olarak izlenemediğini söyledi.

ABD’de bir grup doktorun, kemiğe ve implanta uygulanan mekaniksel yük miktarının dışarıdan okunabilmesi için yeni bir teknoloji talebini kendilerine ilettiğini ve ardından  çalışmalara başladıklarını kaydeden Demir, ”İyileşme sürecinde kemik dokusu oluşup kırık küçülürken yani mikro kırık haline gelirken mekaniksel gerinimin rakamsal olarak algılanması zorlaşıyor. Bu nedenle doktorlar, implantla birlikte insan vücuduna yerleştirebilecekleri bir sensör yapmamızı talep etti” bilgisini aktardı.

”İNSANLAR ÜZERİNDE DENEYLER BAŞLAYACAK”
Kablolu gerinim sensörlerin hayvanlar üzerinde deneme çalışmalarının daha önce yapıldığını ancak bunların kablo bağlantıları bulunduğundan insanlar için uygun olmadığını belirten Demir, Bilkent Üniversitesinde metamalzeme tasarımlarıyla mikroteknoloji tabanlı ”kablosuz sensörler” geliştirmeyi başardıklarını bildirdi. 

Demir, geliştirilen sensörlerle ilgili şu bilgileri verdi:

”Elektriksel bir kablo bağlantısı yapmadan yumuşak doku içine yerleştirilmiş radyo frekansında çalışan sensörlerimizle üzerlerine uygulanan mekaniksel yükü dışarıdan kablosuz bir şekilde okuyabiliyoruz.

Bu tasarımlarımızda farklı mimariler kullandık. Bunlardan bir tanesi mikroteknoloji ile ürettiğimiz ve içinde silisyum nitrür ve altın bulunan çip tabanlı iç içe girmiş yeni bir metamalzeme tasarımı.

Santimetre boyutlarındaki bu yeni sensörlerle kemik kırıklarında kullanılan implantlar akıllı hale gelebilecek. Hastaya takılacak bu sensörlerle hasta dışarıdan bir alıcı cihaza yaklaştırıldığında kemik ya da omuriliğindeki implantların iyileşme sürecinde mekaniksel gerinim değişimi, gerçek zamanlı olarak izlenebilir hale gelecek.”

Sensörlerin biyouyumluluk çalışmalarının ABD’de biyomekanik mühendisi araştırma ortakları tarafından tavşanlar üzerinde yapıldığını ve alınan sonuçların başarılı olduğunu kaydeden Demir, ”ABD’de son 5 yıldır şirketler, akıllı implantlar yapmak için çalışıyor. Şu ana kadar bilgimiz dahilinde dünya genelinde böyle kablosuz sensör teknolojisi henüz geliştirilemedi. ABD’nin ünlü implant devi bir firma da teknolojimizin yeni nesil implantlara uygulanması konusunda talip oldu” dedi.

Sensörlerin implant üzerinde bulunduğunu ve sonradan çıkarılmasına gerek olmadığını ifade eden Demir, ”Şu an hayvan modelleri için ABD’li biyomekanik araştırma grubu ile biyouyumluluk ortak çalışmalarımızı sürdürdürmekteyiz. Ayrıca, Türkiye’de de bu sensörleri hayvan modellerinde denemek üzere farklı araştırma grupları ile işbirliklerine açığız” diye konuştu.

Demir, bu sensör çalışmasının hayvan modeli aşamasından sonra implantlarla birlikte insan vücuduna yerleştirilmesi aşamasının planlandığını, daha sonra da ürünün geliştirilmesi çalışmalarına hız verileceğini belirtti.

Dr. Hilmi Volkan Demir, ABD’de patent ön başvurusunun yapıldığını ve metamalzeme sensör çalışmalarının ”Applied Physics Letters” isimli uluslarası bilimsel dergide yayımlandığını sözlerine ekledi.