طور فريق بحثي من جامعة خليفة قطبًا هلاميًا موصلًا للكهرباء من الجيل الجديد يُتوقع أن يُحدث تحولًا في الأجهزة الإلكترونية الحيوية السريرية القابلة للارتداء، على نحوٍ يحقق مستويات فائقة من دقة الإشارات والراحة والاستدامة مقارنة مع الأقطاب الكهربائية التقليدية.
قام الفريق البحثي، الذي ضم طالبين من طلبة الدراسات العليا هما، نظمي السعافين من مجموعة (مختبر الإلكترونيات الحيوية والأنظمة الحيوية الدقيقة) والطالب ايوانيس زيوغاس، إلى جانب المشرفين عليهم وهم، الدكتور تشارالامبوس بيتساليديس والدكتور أحسن خندوكر والدكتور أنطون خواجة والدكتورة آنا ماريا بابا ومؤلفين مشاركين، بنشر الدراسة في مجلة "أدفانسد ساينسيز" العلمية متعددة التخصصات.
تواجه الأقطاب الكهربائية التقليدية ضعفًا في التوافق مع الجلد وجفاف الهلام والضوضاء الناجمة عن الحركة، ما يحد من موثوقيتها عند استخدامها في عمليات الرصد على المدى البعيد. وتصدى فريق جامعة خليفة لهذه التحديات من خلال الدراسة وذلك بتصميم هلام مرن وموصل للكهرباء مُدعّم ببوليمر متجانس بشكل موحد في تركيبته، ما يوفر قابلية للتمدد والتصاقًا ذاتيًا وتوافقًا حيويًا.
وأظهرت الاختبارات الكهروكيميائية أن القطب الكهربائي الجديد، والذي يُسَمَّى (بولي إيثيلين ديوكسي ثيوفين بولي ستيرين سلفونات هيدروجيل جولدي)، يحافظ على مقاومة منخفضة واستقرار عازل الكهربائي عال ويحتفظ بتأثير ترشيحي يكبح الحركة مع المحافظة في الوقت نفسه على الإشارات الكهربائية الحيوية الحساسة. وقد تفوق القطب الجديد بعد تجربته على 39 مشاركًا على الأقطاب التقليدية عند استخدامه في التخطيط الكهربائي للقلب والدماغ والعضلات وأنتج قياسات أوضح وإشارات عضلية وبصرية أدق.
تتيح الطريقة الجديدة جودة فائقة في الإشارات مع أرقام أفضل فيما يتعلق بمعدلات الإشارات إلى الضوضاء وتقليل الإنحراف الأساسي في سجلات التخطيط الكهربي للقلب، كما تُعزز مستويات الراحة، فقد فضل 72% من المشاركين في التجربة ارتداء القطب الجديد على المدى الطويل، وأفادوا بأن السبب يرجع إلى تميزه بالتصاق أفضل وانخفاض نسبة تهيج الجلد إلى الصفر. وعلاوة على ذلك، يُجَنِّب هذا القطب مرتديه المواد الكيميائية المتشابكة السامة ويدعم التحلل الحيوي الجزئي، وذلك لكون عملية تصنيعه تجري في وعاء واحد وتعتمد على الماء، وهو ما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة وقابلًا لإعادة الاستعمال.
ويمثل هذا القطب الكهربائي الجديد نقلة نوعية في مراقبة القلب والتشخيص العصبي وإعادة التأهيل، حيث يتيح تسجيلات عالية الدقة ومتعددة النماذج في الظروف الفعلية، كما أن قابليته للتوسع وكفاءته من حيث التكلفة تجعله مثالياً للأجهزة الصحية القابلة للارتداء من الجيل الجديد وأنظمة المراقبة السريرية.
وقالت الدكتورة أنا ماريا بابا: "يعمل القطب الكهربائي الهلامي على سد الفجوة بين علم الأحياء والإلكترونيات الصلبة التقليدية. يفتح هذا الابتكار أبوابًا جديدة للجيل التالي من الأجهزة الصحية القابلة للارتداء والتشخيصات العصبية ورصد القلب على المدى الطويل".
قال طالب الدكتوراه، نظمي السعافين: "جمعنا بين المرونة وقابلية التوصيل للكهرباء وتحمل الضوضاء فأسسنا منصة لا تحسن مستويات الدقة في التشخيص فحسب، وإنما أيضًا تؤسس معيارًا جديدًا لتكنولوجيات الأجهزة المستدامة القابلة للارتداء".
ترجمة: سيد صالح
أخصائي ترجمة وتعريب