محققان دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر زیست حسگرهایی کاربردی در حوزه سلامت و صنعت پزشکی (پیشگیری و تشخیص) ساختند؛ این محصول در زمینه ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی هوشمند مثل حسگرهای الکترونیکی پوشیدنی کاربرد دارد.
به گزارش آردی نیوز و به نقل از ایسنا، علی صدیقی، محقق طرح «تولید زیست حسگر گلوکز غیر آنزیمی منعطف پوشیدنی» با بیان اینکه دیابت یک اختلال متابولیک و مشکل همه‌گیر جهانی است، گفت: سازمان جهانی بهداشت اظهار کرده که در سال ۲۰۱۴، ۴۲۲ میلیون نفر در سراسر جهان با مشکل دیابت مواجه بوده‌اند. این مشکل نه تنها سلامت فردی را تهدید می‌کند؛ 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 می‌کنند.
وی 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 مکررا 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 افزود: معمولا برای تشخیص گلوکز از حسگرهای گلوکز الکتروشیمیایی بر پایه آنزیم استفاده می‌شود؛ اما پایداری و دوام شیمیایی و حرارتی آنزیم‌ها با مقدار pH، دمای کار، فشار جزئی اکسیژن و سطح رطوبت محیطی تحت تاثیر قرار می‌گیرد؛ از سوی دیگر، پایش سلامت به‌صورت دائمی و غیر تهاجمی در سال‌های اخیر مورد توجه بیشتری بوده است که منجر به ظهور حسگرهای پوشیدنی و منعطف شده است.
به گفته صدیقی، ابزار الکترونیکی منعطف و منسوجات هوشمند در سالیان اخیر بطور چشمگیری مورد توجه بوده‌اند و حسگرهای منعطف می‌توانند 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 پنبه‌ای ساخته شود. با توجه به راحتی، در دسترس بودن و ایمنی پارچه‌های طبیعی مثل پنبه و کاربرد آنها در حوزه‌های سلامت و محیط زیست، نانو مواد به‌صورت جداگانه روی سطح بستر پارچه پنبه‌ای پوشش دهی شدند تا ابتدا رسانایی الکتریکی و در نهایت ویژگی‌های الکتروکاتالیستی برای تشخیص میزان گلوکز در بدن انسان را به منسوج ببخشند.
فارغ‌التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر عنوان کرد: یکی از کاربردهای مهم ابزارهای الکترونیکی منعطف پوشیدنی، حسگرها و به خصوص حسگرهای الکتروشیمیایی است. برای این منظور اولا احتیاج بود تا مقاومت الکتریکی پارچه پنبه‌ای به کمترین میزان ممکن برسد، به این صورت که با لایه‌نشانی ترکیبات فلزی، رسانایی بستر منسوجی هزاران برابر افزایش یابد. بنابراین نانوذرات نیکل به روش الکترولس روی سطح بستر به‌صورت همزمان، سنتز و لایه‌نشانی 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 پوشش‌دهی 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 گزینه‌ای جذاب برای استفاده عملی به عنوان حسگر زیستی غیرآنزیمی گلوکز می‌کند.
وی با اشاره به کاربردهای این محصول گفت: حسگرهای زیستی غیرآنزیمی می‌توانند در حوزه‌های 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 ویژگی‌های این طرح گفت: مشخصه‌های 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 ویژگی‌های این پروژه به شمار می‌روند.
به گفته صدیقی، همچنین از ویژگی‌های کارکردی این طرح می‌توان به حد تشخیص بسیار کم میزان گلوکز، حساسیت بسیار زیاد، گزینش‌پذیری 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 می‌کند که علاوه بر خون، برای تشخیص گلوکز در تعرق، بزاق و حتی اشک مورد استفاده قرار گیرد.
وی با اشاره به ویژگی‌های نوآورانه این طرح پژوهشی گفت: استفاده از نانومواد جدید برای کاربرد زیست حسگر، استفاده از ترکیبات مقرون به صرفه غیرآنزیمی، استفاده از روش‌های ارزان و آسان برای افزایش پایداری، استفاده از روش و ترکیبات جدید برای لایه‌نشانی نانوذرات نیکل روی سطح منسوج، استفاده و ترکیب چند ماده موثر با خواص کاتالیستی مطلوب برای بهبود کارایی زیست حسگر از ویژگی‌های نوآورانه این طرح به شمار می‌رود.
صدیقی تصریح کرد: 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 ویژگی‌های این پروژه هستند.
محقق طرح 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.
بر اساس اعلام دانشگاه امیرکبیر، دکتر مجید منتظر و دکتر سعیده مزینانی از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر راهنمایی این پروژه را برعهده داشتند.