تبدیل حرکات بدن به «جریان درمانی»

محققان در مطالعه‌ای جدید، پیوند میان «مواد پلیمری» و «فناوری تولید برق از حرکت» را در حوزه زخم‌پوش‌ها مرور کرده‌اند؛ حوزه‌ای که می‌تواند به توسعه ابزارهای درمانی هوشمند، سبک و قابل‌استفاده در بدن کمک کند.

به گزارش ایسنا، پوست بزرگ‌ترین اندام بدن و نخستین خط دفاعی آن در برابر محیط بیرون است. این اندام نه‌فقط از ورود عوامل بیماری‌زا جلوگیری می‌کند، بلکه در تنظیم دمای بدن و حفظ تعادل آب و املاح نیز نقش مهمی دارد. به همین دلیل، هر آسیبی که باعث از بین رفتن یکپارچگی پوست شود، می‌تواند برای سلامت فرد مشکل‌ساز باشد. زخم‌ها در ساده‌ترین تعریف، به آسیب‌هایی گفته می‌شود که ساختار طبیعی بافت پوست را بر هم می‌زنند و گاهی با صدمه به بخش‌های زیرین نیز همراه هستند. برخی زخم‌ها حاد هستند و در یک بازه زمانی معمول ترمیم می‌شوند، اما برخی دیگر مزمن‌اند و روند بهبود آن‌ها طولانی و دشوار می‌شود. این دسته دوم، به‌ویژه در بیماران دارای بیماری‌های زمینه‌ای، می‌توانند به مسئله‌ای جدی و پرهزینه تبدیل شوند.

اهمیت پژوهش درباره زخم، از آنجا ناشی می‌شود که ترمیم برخی زخم‌ها تحت تأثیر عواملی مانند دیابت، سرطان، ضعف سیستم ایمنی، کاهش رگ‌سازی، مقاومت میکروبی، سوءتغذیه و سبک زندگی ناسالم مختل می‌شود. در چنین شرایطی، زخم مدت بیشتری در مرحله التهاب باقی می‌ماند و روند طبیعی بازسازی بافت به‌خوبی پیش نمی‌رود. در کنار این مسئله، زخم‌پوش‌های سنتی مانند گاز و باند، اگرچه ارزان و در دسترس هستند، اما محدودیت‌هایی هم دارند، از جمله چسبیدن به بافت تازه، درد هنگام تعویض و ناتوانی در حفظ محیط مرطوب مناسب برای ترمیم. همین موضوع باعث شده است که زخم‌پوش‌های نوین، به‌ویژه انواع پلیمری، بیشتر مورد توجه قرار گیرند، زیرا می‌توانند ضمن محافظت از زخم، شرایط مناسب‌تری برای ترمیم فراهم کنند.

در همین زمینه، بهار واثقی مغوان از گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، به همراه یک همکار هم‌دانشگاهی، پژوهشی را درباره نقش نانومولدهای تریبوالکتریک در پیشرفت زخم‌پوش‌های پلیمری انجام داده‌اند. این پژوهش به بررسی این موضوع پرداخته که چگونه می‌توان زخم‌پوش‌های پلیمری را با سامانه‌هایی ترکیب کرد که از حرکت‌های طبیعی بدن برق بسیار ضعیف تولید می‌کنند و از این راه، زخم‌پوش را از یک پوشش محافظ ساده به ابزاری فعال‌تر و هوشمندتر برای کمک به ترمیم تبدیل می‌کنند.

روش انجام این پژوهش، مروری بوده است. یعنی پژوهشگران به‌جای اجرای یک آزمایش منفرد، یافته‌ها و نتایج مطالعات پیشین را در این حوزه بررسی و جمع‌بندی کرده‌اند. در این نوع مطالعه، محققان تلاش می‌کنند تصویری روشن از وضعیت دانش موجود ارائه دهند؛ از اصول کار فناوری مورد نظر گرفته تا مزایا، محدودیت‌ها و مسیرهای احتمالی آینده. در این پژوهش نیز سازوکار نانومولدهای تریبوالکتریک، انواع روش‌های تولید بار الکتریکی در آن‌ها، نقش پلیمرهای زیست‌سازگار و انعطاف‌پذیر در ساخت زخم‌پوش‌ها و نیز کاربرد این ترکیب در ترمیم زخم بررسی شده‌اند.

یافته‌های این بررسی نشان می‌دهند نانومولدهای تریبوالکتریک، که به اختصار TENG نیز نامیده می‌شوند، ظرفیت بالایی برای ارتقای زخم‌پوش‌های پلیمری دارند. این سامانه‌ها می‌توانند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند؛ یعنی حرکت‌های معمول بدن مانند تنفس یا انقباض عضلات، به تولید جریان الکتریکی خفیف منجر شود. چنین جریانی می‌تواند به‌صورت موضعی در ناحیه زخم اعمال شود و برخی مسیرهای زیستی مهم در ترمیم را فعال کند. بر پایه مطالعات بررسی‌شده، این تحریک الکتریکی ضعیف می‌تواند به فرایندهایی مانند مهاجرت سلول‌ها به سمت محل زخم، بازسازی ساختار بافت و بهبود کارکرد زخم‌پوش‌ها کمک کند.

نتایج همچنین نشان می‌دهند که ترکیب این نانومولدها با زخم‌پوش‌های پلیمری، امکان طراحی زخم‌پوش‌های خودتأمین انرژی یعنی زخم‌پوش‌هایی که بدون نیاز به منبع برق خارجی، از حرکت طبیعی بدن بیمار انرژی می‌گیرند را فراهم می‌کند.

با این حال، این مسیر هنوز بدون چالش نیست. بر اساس یافته‌های گزارش‌شده، کاهش پایداری در محیط مرطوب، افت مقاومت مکانیکی، کاهش عملکرد در تماس با ترشحات زخم، بازده نه‌چندان بالا در تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی، هزینه بالای برخی مواد و لزوم بررسی ایمنی زیستی در بلندمدت، از مهم‌ترین موانع توسعه این فناوری به‌شمار می‌روند.

اهمیت این یافته‌ها که در «فصلنامه پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران» وابسته به انجمن علوم و مهندسی پلیمر ایران منتشر شده‌اند، در آن است که زخم‌پوش را از یک ابزار منفعل، به یک سامانه درمانی فعال نزدیک می‌کنند. در حالت معمول، زخم‌پوش تنها از زخم محافظت می‌کند و شاید رطوبت مناسب را حفظ کند، اما در این رویکرد جدید، خود زخم‌پوش می‌تواند در روند ترمیم نقش مستقیم‌تری داشته باشد.

تحریک الکتریکی ضعیف تولیدشده توسط این سامانه‌ها، می‌تواند به تحریک فیبروبلاست‌ها کمک کند. فیبروبلاست‌ها سلول‌هایی هستند که در ساخت بافت پیوندی و ترمیم زخم نقش مهمی دارند. همچنین افزایش ترشح فاکتورهای رشد و بهبود جریان خون موضعی از دیگر مزایایی است که برای این فناوری مطرح شده است.

در عین حال، پژوهش یادآور می‌شود که استفاده درمانی از این فناوری نیازمند دقت بالاست. اگر تحریک الکتریکی بیش از حد باشد یا مواد به‌کاررفته پایداری و سازگاری کافی با بدن نداشته باشند، ممکن است مشکلاتی مانند التهاب، تحریک ایمنی یا اختلال در بازسازی طبیعی بافت ایجاد شود. به همین دلیل، توسعه مواد زیست‌سازگار، رسانای نرم و حتی قابل‌تجزیه طبیعی اهمیت زیادی دارد.

در پایان باید اشاره کرد که در صورت پیشرفت در این زمینه، می‌توان به نسل آینده‌ای از زخم‌پوش‌های هوشمند امیدوار بود که هم انرژی موردنیاز خود را تأمین کنند، هم به ترمیم سریع‌تر کمک کنند و هم وضعیت زخم را به‌صورت پیوسته پایش کنند.

*