İmplante edilebilir biyoelektrotlar, canlı biyolojik sistemlerden sinyaller ileterek biyolojik aktiviteyi izleyebilen veya uyarabilen elektronik cihazlar olarak kullanılır. Son zamanlarda iletken hidrojeller; esneklikleri, uyumlulukları ve mükemmel etkileşim yetenekleri nedeniyle biyoelektrot malzemeler olarak büyük ilgi gördü.

Geleneksel iletken hidrojellerde enjekte edilebilirlik ve bozunabilirliğin bulunmaması, malzemelerin biyolojik sistemlerdeki kullanım kolaylığı ile performansını sınırlıyor. Tüm bu durumlara karşı Koreli araştırmacılar, gelişmiş biyoelektrotların tasarımını ve geliştirilmesini ilerleten, enjekte edilebilirlik ve ayarlanabilir parçalanabilirliğe sahip grafen bazlı iletken hidrojeller geliştirdiler.

Prof. Lee, “Geleneksel implante edilebilir elektrotlar, implantasyon için büyük kesi ve vücutta kontrolsüz stabilite gibi sıklıkla çeşitli sorunlara neden olur. Buna karşılık iletken hidrojel malzemeleri, minimal invaziv dağıtıma ve biyoelektrodun fonksiyonelliği üzerinde kontrole izin verir. Bu nedenle çok arzu edilir.” ifadeleriyle çalışmanın nedenlerini açıkladı.

Enjekte edilebilir iletken hidrojelleri (ICH’ler) sentezlemek için araştırmacılar, geniş yüzey alanına ek olarak mükemmel elektriksel ve mekanik özellikleri nedeniyle iletken bileşen olarak tiol işlevli indirgenmiş grafen oksit (F-rGO) kullandılar.

Diakrilat (PEG-2Ac) ile yapılan ICH’ler bozunabilir (DICH), Dimaleimid (PEG-2Mal) ile yapılanlar ise stabildi (SICH). Araştırmacılar, yeni ICH’lerin dokulara son derece iyi bağlanarak ve en yüksek sinyalleri kaydederek mevcut olanlardan daha iyi performans gösterdiğini buldular.

Fare derisine implante edildiğinde DICH, üç günlük uygulamadan sonra kaybolurken, SICH şeklini 7 güne kadar korudu. Kontrollü parçalanabilirliğe ek olarak her iki ICH’nin de ciltle uyumlu olduğu belirlendi.

Ek olarak ekip, ICH’lerin sıçan kasında ve derisinde in vivo elektromiyografi sinyallerini kaydetme yeteneğini değerlendirdi. Hem SICH hem de DICH, yüksek kaliteli sinyaller kaydetti ve geleneksel metal elektrotların performansını geride bıraktı. SICH kayıtları üç haftaya kadar izlenebilirken DICH sinyalleri beş gün sonra tamamen kayboldu. Bu bulgular, SICH elektrotlarının uzun süreli sinyal izleme için ve DICH elektrotlarının cerrahi olarak çıkarılmasını gerektirmeyen geçici kullanım için uygulanabilirliğini göstermekte.

Prof. Lee, “Bizim tarafımızdan geliştirilen yeni grafen tabanlı ICH elektrotları; yüksek sinyal hassasiyeti, kullanım kolaylığı, minimum invaziflik ve ayarlanabilir bozunabilirlik gibi özellikleri bir araya getiriyor. Bu özellikler bir arada, gelişmiş biyoelektronik gelişimine yardımcı olabilir ve nöromüsküler hastalıklar ile nörolojik bozukluklar gibi çeşitli tıbbi durumlar için fonksiyonel implante edilebilir.” dedi.

Derleyen: Nazlıcan Vatansever