مدت زمان تقریبی مطالعه: 5 دقیقه
گرافن در تجهیزات پزشکی به‌سرعت در حال تبدیل شدن به یکی از کلیدی‌ترین نوآوری‌ها در حوزه سلامت و درمان است. این ماده دوبعدی با ضخامت تنها یک اتم و خواصی همچون رسانایی الکتریکی بالا، استحکام مکانیکی چشمگیر و سطح ویژه وسیع، توانسته است مسیر تازه‌ای برای طراحی و تولید ابزارهای پزشکی هم در بخش‌های کم‌تکنولوژی و هم در بخش‌های پیشرفته باز کند. از ایمپلنت‌ها و پروتزها گرفته تا زیست‌حسگرهای دقیق، گرافن قابلیت‌های نوینی را به دنیای تجهیزات پزشکی افزوده است.
نیاز همیشگی به تجهیزات پزشکی کم‌تکنولوژی
اگرچه فناوری‌های پیشرفته الکترونیکی توجه بسیاری از پژوهشگران و سرمایه‌گذاران را جلب می‌کنند، اما همچنان تجهیزات کم‌تکنولوژی مانند ایمپلنت‌ها و پروتزها نقشی حیاتی در درمان بیماران دارند. این ابزارها در مقایسه با برخی تجهیزات پیشرفته، تأثیر مستقیم‌تر و گسترده‌تری بر کیفیت زندگی افراد می‌گذارند. به‌عنوان مثال، ایمپلنت‌های پزشکی شامل استنت‌ها، گلوهای مصنوعی و انواع پروتزها هستند که امروزه با کمک گرافن بهبود یافته‌اند و برخی از آن‌ها حتی به مرحله آزمایش‌های بالینی نزدیک شده‌اند.
ایمپلنت‌ها باید در برابر فرسایش زیستی و سایش مکانیکی مقاوم باشند و دوام طولانی داشته باشند. در اینجا گرافن وارد عمل می‌شود؛ ترکیب آن با نانوکامپوزیت‌ها موجب افزایش استحکام، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. علاوه بر این، خاصیت ضدباکتریایی گرافن احتمال عفونت پس از جراحی را کاهش می‌دهد. ویژگی‌های الکترونیکی گرافن نیز امکان طراحی ایمپلنت‌های هوشمند را فراهم کرده است؛ ابزارهایی که می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی بدن را پایش کرده و در آینده بخشی از سیستم‌های پایش سلامت داخلی بدن شوند.
ماسک‌های پزشکی تقویت‌شده با گرافن
همه‌گیری کووید-۱۹ نقطه عطفی برای استفاده از گرافن در تجهیزات حفاظتی بود. ماسک‌های تقویت‌شده با گرافن توانستند قابلیت‌های ویژه‌ای ارائه دهند:
-
فیلترسازی پیشرفته: گرافن قادر است ذرات بسیار ریز از جمله ویروس‌ها و باکتری‌ها را به دام بیندازد.
-
خواص ضدباکتری و ضدویروسی: سطوح پوشیده‌شده با گرافن مانع رشد میکروب‌ها می‌شوند.
-
آب‌گریزی: گرافن سطح ماسک را در برابر رطوبت مقاوم‌تر کرده و دوام آن را افزایش می‌دهد.
این ویژگی‌ها باعث شدند ماسک‌های گرافنی به گزینه‌ای جذاب برای حفاظت شخصی تبدیل شوند و توجه شرکت‌های نوآور در حوزه تجهیزات پزشکی را به خود جلب کنند.
تجهیزات پزشکی پیشرفته و زیست‌حسگرها
در حالی که نقش گرافن در ایمپلنت‌ها و تجهیزات ساده چشمگیر است، بیشترین نوآوری و جذابیت تجاری در بخش تجهیزات پیشرفته دیده می‌شود. زیست‌حسگرهای مبتنی بر گرافن نمونه‌ای بارز از این پیشرفت‌ها هستند.
زیست‌حسگرهای گرافنی می‌توانند:
-
تشخیص سریع بیماری‌ها را از طریق شناسایی تغییرات جزئی در غلظت پروتئین‌ها، آنتی‌بادی‌ها یا DNA ممکن کنند.
-
افزایش حساسیت و دقت در سنجش‌های زیستی فراهم آورند؛ زیرا سطح وسیع گرافن جذب مولکول‌های بیشتر و تقویت سیگنال‌های الکتریکی را امکان‌پذیر می‌کند.
-
نمونه‌گیری غیرتهاجمی را ممکن سازند. حسگرهای پوشیدنی مبتنی بر گرافن قادرند عرق، بزاق یا اشک را برای پایش وضعیت سلامتی تحلیل کنند و نیاز به نمونه‌گیری تهاجمی را کاهش دهند.
چشم‌انداز آینده
گرافن در تجهیزات پزشکی نه‌تنها راهکارهایی برای بهبود ابزارهای موجود ارائه می‌دهد، بلکه افق‌های کاملاً تازه‌ای در این حوزه ترسیم کرده است. از ماسک‌ها و ایمپلنت‌های تقویت‌شده تا پلتفرم‌های تشخیصی و حسگرهای پوشیدنی، گرافن توانسته است مرزهای سنتی نوآوری در پزشکی را جابه‌جا کند. در حال حاضر پلتفرم‌های تشخیصی و زیست‌حسگرهای گرافنی بیشترین جذابیت تجاری را دارند، اما سایر کاربردهای نوین نیز به‌سرعت در حال توسعه هستند.
در بسیاری از دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی، پروژه‌هایی در حال اجراست که گرافن را برای پایش مداوم سلامت، دارورسانی هوشمند و حتی ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده بررسی می‌کنند. این نوآوری‌ها می‌توانند آینده‌ای را رقم بزنند که در آن تجهیزات پزشکی نه‌تنها درمانگر بلکه پیش‌بینی‌کننده نیز باشند.
جمع‌بندی
گرافن در تجهیزات پزشکی نقطه تلاقی علم مواد و علوم زیستی است. این ماده با ویژگی‌های مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی ممتاز خود توانسته بهبودهای چشمگیری در ابزارهای کم‌تکنولوژی مانند ایمپلنت‌ها و ماسک‌ها ایجاد کند و در عین حال، بستر توسعه فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند زیست‌حسگرها را فراهم آورد. با افزایش پژوهش‌ها و سرمایه‌گذاری‌ها، پیش‌بینی می‌شود گرافن در سال‌های آینده نقش کلیدی در بهبود کیفیت زندگی بیماران و افزایش کارایی سیستم‌های درمانی ایفا کند. بدون شک، این ماده شگفت‌انگیز می‌تواند آینده تجهیزات پزشکی را متحول سازد.
منبع
How Graphene Is Innovating the Medical Device Sector – EE Times
