Bağırsaklarının durumunu kontrol eden ve sonra tıpkı bir öğün gibi sindirilen bir hap, bilim kurguya benziyor. Ama AB destekli ve 2020-2025 yılları arasında İtalyan Teknoloji Enstitüsü’nde yürütülen ELFO projesi, tam olarak böyle bir elektroniği bal, diş macunu pigmenti, deniz yosunu ve kırmızı lahana suyundan üretti. Amaç, bir gün bazı invaziv işlemlerin yerini alabilecek daha güvenli ve daha sürdürülebilir cihazlar geliştirmek. Sonunda da sensörlü bir hapa güvenip güvenmeyeceğini test edebilirsin.
Yutulabilir cihazlar, vücudun içine bakmak için invaziv olmayan bir yol sunuyor. Sıradan bir hap gibi yutulan bu cihazlar pH, vücut sıcaklığı ve diğer fizyolojik parametreleri gerçek zamanlı olarak izleyebiliyor, bu da invaziv işlemlere duyulan ihtiyacı azaltıyor.
Vaat bu. AB destekli ELFO projesinin ekibine göre gerçek ise biraz daha karmaşık.
Bugünün yutulabilir cihazları, hastalar için tehlikeli ve atıldıktan sonra çevre için zararlı malzemeler içeriyor. Bunun tıp açısından da pratik sonuçları var. Proje koordinatörü, İtalyan Teknoloji Enstitüsü Basılı ve Moleküler Elektronik Laboratuvarı’ndan Mario Caironi’nin söylediği gibi: “Günümüzdeki yutulabilir cihazların çoğunun uygulanması güvenlik nedeniyle gözetim altında yapılmak zorunda, bu da kitlesel sağlık tarama programları için kaçırılan fırsatlar anlamına geliyor.”
Başka bir deyişle, yutulan her sensörü bir uzmanın izlemesi gerekiyorsa, böyle bir teknolojiyi geniş ölçekte kullanmak zor.
“Electronic Food: enabling edible electronic systems for biomedical and food monitoring applications” adının kısaltması olan ELFO, bu sorunu gıda malzemelerinden yenilebilir elektronik üreterek çözmeyi hedefledi. Proje, Horizon 2020 kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi tarafından finanse edildi ve 1 Eylül 2020 ile 31 Ağustos 2025 tarihleri arasında sürdü; AB katkısı 1.980.000 avro oldu.
Fikri söylemek kolay, hayata geçirmek zor: işini yapıp sonra iz bırakmadan kaybolan cihazlar. Caironi şöyle açıklıyor: “Görevlerini yerine getirdikten sonra bu elektronikler doğal yoldan sindirilebilir, hatta metabolize edilebilir ve elektronik atık oluşmaz.”
Araştırmacılar, işe yarar elektronik özelliklere sahip ve vücut tarafından kolayca işlenen aday malzemelerden oluşan bir kütüphane oluşturarak başladı. Hangi malzemelerin değerlendirmeye alınmaya değer olduğuna karar verirken Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi ve ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) gibi düzenleyici kurumların yönlendirmesini izlediler.
Ardından ekip, malzemeleri iletken, yalıtkan veya yarı iletken olarak, yani her elektronik devrenin temel yapı taşları olarak görev yapabilecek şekilde optimize etti. Sonra belirleyici adım geldi: özelliklerin yalnızca laboratuvar tezgâhında değil vücudun içinde de korunduğundan emin olmak için malzemeleri simüle edilmiş mide ve bağırsak sıvılarında test ettiler.
Bazı sonuçlar bilim insanlarını bile şaşırttı. Caironi, “Bazı egzotik malzemelerin beklenmedik derecede iyi çalıştığını görmek çok heyecan vericiydi. Bal transistörleri kapılamak için harika çıktı, diş macunu pigmenti ise mükemmel ve kararlı bir yarı iletken sunuyor” diyor.
Ekip, mürekkep püskürtmeli baskı gibi düşük sıcaklıklı, sıvı bazlı tekniklerle yenilebilir bileşenlerden oluşan komple bir set üretti:
Proje bu bileşenlerden iki gösterim cihazı üretti. İlki, sindirim sistemi sağlığını izlemek için tasarlanmış akıllı bir hap. İkincisi ise bir hastanın durumunu değil, gıdanın güvenliğini ve kalitesini izleyen bir gıda sensörü.
Her elektronik cihazın güce ihtiyacı var ve ELFO’nun üstlendiği bir başka zorluk da buydu. Ekip, kendi ifadesiyle dünyanın ilk yenilebilir şarj edilebilir pilini geliştirdi. İçindekiler, bir parça listesinden çok bir tarife benziyor: riboflavin, kersetin (soğanda bulunan sarı bir pigment), nori yosunu, aktif karbon, yenilebilir altın ve tuzlu su.
Bu buluş laboratuvarın çok ötesinde ilgi çekti: TIME dergisi onu 2023’ün en iyi buluşları arasında gösterdi. Caironi ilerlemeyi şöyle özetliyor: “Yenilebilir pili, yutulabilir cihazların çoğuna güç sağlayabileceği bir düzeye getirdik; gıda sensörü ise gıdanın ne zaman çözülüp yeniden dondurulduğunu kaydedebiliyor, bu da gıdanın tüketim için güvensiz hale geldiğini gösteriyor.”
Bu ikinci kısım, bir paket dondurulmuş sebzenin marketten eve yolculuğunu atlatıp atlatmadığını hiç merak etmiş herkes için önemli.
Çalışma ELFO ile bitmiyor. Yine Avrupa Araştırma Konseyi’nin desteklediği EAT adlı devam projesi araştırmayı daha ileri taşıyor. Caironi, “EAT, tokluğu inceleyen beslenme uzmanları için önemli olan mide boşalma süresini ölçecek ilk tamamen yenilebilir hapı gerçekleştirmeyi hedefliyor. Bu yenilebilir hapı, gelecekte başka kullanımlar için daha fazla sensör yerleştirilebilecek bir platform haline getirmeyi amaçlıyoruz” diyor.
İşe yararsa, yutulan tek bir hap araştırmacılara yiyeceğin mideyi ne kadar hızlı terk ettiğini söyleyebilir ve daha sonra başka sensörler de taşıyabilir.
2020 ile 2025 arasında İtalyan Teknoloji Enstitüsü tarafından koordine edilen ELFO projesi, elektroniğin gıdadan yapılabileceğini gösterdi: bal, diş macunu pigmenti, beta-karoten, kitosan, altın yaprak ve kırmızı lahana suyu. Ekip malzemelerini simüle edilmiş sindirim sıvılarında test etti, bağırsak sağlığı için akıllı bir hap, çözülüp yeniden dondurulmuş gıdayı fark eden bir gıda sensörü ve TIME’ın 2023’ün en iyi buluşları arasında saydığı yenilebilir şarj edilebilir bir pil üretti. Devam projesi EAT ise mide boşalma süresini ölçen tamamen yenilebilir bir hap üzerinde çalışıyor.
5 soru · bir dakika
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文