Bilim İnsanları Eski Bir Sanat Formunu Nanoskopik Tıbbi Aletler Üretmek İçin Nasıl Uyarladı?


Holly Greenberg, Brigham Young Üniversitesi’ndeki (BYU) makine mühendisliği laboratuvarında 24 yaşında bir yüksek lisans öğrencisiydi ve katlanmış kağıt vinçlerin işiyle herhangi bir ilgisi olabileceği fikrine rastladı.

Greenberg uyumlu mekanizmalarla, yani hareketi bükülme, katlanma ve bükülmeden gelen nesnelerle ilgilendi. En iyi arkadaşlarından biri, ona bazı temel teknikleri öğreten bir origami dahisiydi. “Bazı insanlar lisansüstü okul için çok fazla makale okur. Çok fazla kağıt katladım, ”diyor Greenberg.

Renkli T-rex ve Venüs sinek kapanı figürleri, origami desenli kitaplarla birlikte laboratuvarın raflarını doldurmaya başladı. Ve Greenberg, profesörleriyle birlikte, kadim kağıt katlama sanatının, tıbbi alet ve cihazların tasarımı da dahil olmak üzere başka alanlara da uygulanabileceğini fark etti.

En son teknolojiye uygulanan 1000 yıllık bir uygulama olan sanat ve mühendisliğin bir evliliğiydi. BYU’da makine mühendisliği profesörü ve yardımcı akademik başkan yardımcısı olan Larry Howell, “Origami sanatçıları, sonsuza dek kullandığımız yöntemleri kullanarak asla tökezlemeyeceğimiz şeyleri yapmanın yeni yollarını keşfetti” diyor.

Greenberg 2010 yılında laboratuvara girdiğinde, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları ve mühendisler, otomobil hava yastıklarının ve roket kalkanlarının tasarımında, esas olarak, büyük bir şeyin kompakt bir şekle katlanabileceği ve sonra tekrar genişletilebileceği fikri olan origami ilkelerini kullanıyorlardı. .

Şu anda Oxford Üniversitesi’nde mühendislik bilimi profesörü olan PhD, Zhong You, aort anevrizmalarını tedavi etmek için katlanabilir bir kalp stenti üzerinde çalışmıştı. yerleştirme, daha sonra aort içinde bir kez tam boyutuna dağıtılır.

Fizikçi ve dünyaca ünlü bir origami uzmanı olan PhD, Robert J. Lang, steril yüzeylerin steril olmayan yüzeylerle temas etmemesi için düz bir malzemeyi katlamak için origami kullanarak tıbbi aletler için bir kese tasarlamıştı. Kullanılmış. Lang, devlet kurumları, özel şirketler ve BYU da dahil olmak üzere üniversitelerle origami ilkelerini ve tekniklerini bir dizi projeye uygulama yolları konusunda danışmanlık yapıyordu.

Lang, “Origami’nin diğer alanlara olduğu kadar tıbba da katkıda bulunduğu şey, deterministik şekil değişikliğidir” diyor ve çekmeceye tıkıştırılmış bir gömlek gibi buruşmak yerine belirli ve kasıtlı bir şekilde şekil değiştiren cihazlar anlamına geliyor. “Origami, mühendislerin alet çantasının bir parçası olarak daha fazla tanınır hale geldikçe, tıbbi problemler üzerinde çalışan daha fazla insan onu gördü ve şu bağlantıyı kurdu: Ah, bu yararlı olabilir.”

Ulusal Bilim Vakfı gündemi yakaladı ve 2010’ların başında origami ile ilgili bir dizi hibeyi finanse etti: DNA origami tasarımı üzerine bir günlük bir atölye çalışması, programlanabilir “akıllı” origami üzerine bir proje ve BYU’da uygulama üzerine bir proje kağıt olmayan malzemelere origami ilkeleri.

BYU’daki ekip, bir X-ray makinesinin farklı yönlerde döndürüldüğü için kavisli kolu için steril bir kılıf sağlayabilecek origami tarzı bir “körük” yarattı. Vücudun kıvrımlarına uyan daha iyi oturan bir yetişkin bezi tasarlamak için origami kullandılar.

BYU’da makine mühendisliği profesörü ve lisans eğitimi dekan yardımcısı olan Spencer Magleby, “Oyunladığımız ilk kalıplardan biri chomper adı verilen bir şeydi” diyor. Bir origami chomper bir gaga veya ağza benziyor; yanlardan sıkıldığında sanki ısırıyormuş gibi açılıp kapanıyor.

Aynı prensip, laparoskopik cerrahi için küçük bir alet yapmak için kullanılabilir, yerleştirmek için bir kabloyla kıstırılarak kapatılır, daha sonra vücut içinde açılır ve manipüle edilir. BYU ekibi buna oriceps (origamiden ilham alan cerrahi forseps) adını verdi.

Mary Frecker, PhD’nin Biyo-cihazlar Merkezi’ni yönettiği Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nde, ekibi, karın tümörlerini radyofrekans ablasyonu ile tedavi etmek için bir endoskop aracılığıyla yerleştirilebilecek bir cihaz üzerinde çalışmaya başladı – tümör hücrelerinin titreşmesine, ısınmasına neden olan bir elektrik akımı. kalk ve öl.

Frecker’ın ekibi, yerleştirmek üzere sıkıştırılabilen ve ardından tümörün içine girdiğinde 3 boyutlu bir tavus kuşu kuyruğu gibi havalanabilen küçük iğnelerden oluşan bir sonda ucu yapmak için origami tekniklerini kullandı. Uyumsuz parçalardan oluşan bir yaratığa atıfta bulunan Yunanca bir kelime olan “kimera” adını verdiler.

Bu tür origami esinli cihazların geleneksel aletlere göre bazı avantajları vardır: tasarımın basitliği, daha az hareketli parça ve bakterilerin menteşelerde veya eklemlerde toplanması için daha az fırsat ve aynı zamanda daha düşük üretim maliyetleri anlamına gelir.

Tıbbi aletler ve stentler daha küçük yapılabilseydi, ameliyatların kendileri daha az invaziv ve vücuda zarar verici olurdu; iyileşme daha hızlı ve daha az karmaşık olabilir.

“Uygulama [of origami in medicine] Lang, laparoskopik cerrahideki artışla uyum içinde yükseldi” diyor. “Küçücük bir delikten girmek istiyorsunuz; İçeri girdikten sonra, ister bir kan damarını yayan stentler, ister organları uzaklaştırmak için açılan ekartörler olsun, yayılmak istersiniz. Origami burada rol oynadı.”

Origami’yi tıbbi uygulamalarda kullanmak da zorluklar getiriyor. Geleneksel origami kağıt kullanımına dayanmaktadır, ancak vücutta kullanılması amaçlanan cihazlar biyouyumlu malzemelerden yapılmalıdır.

Sonra aktivasyon sorusu var. “Hedefe vardığında onu nasıl hareket ettireceksin?” Lang’e sorar. “Motor mu, kaldıraç mı, elektrikle mi çalışıyor?” Origami’den ilham alan bazı cihazlar, belirli bir sıcaklığa ulaştıklarında devreye girer, ancak bu sıcaklığın insan vücudu ile de uyumlu olması gerekir.

Greenberg 10 yıl önce BYU’dan ayrıldı ve şimdi Chevron’da iş geliştirme alanında çalışıyor. Origami deneyleri, bir Çin restoranında akşam yemeğini bekleyen çocukları ile birlikte peçete katlamakla sınırlıdır.

Ancak dünyanın her yerinde – Oxford, Penn State ve BYU’da, İsrail, Çin, Japonya ve başka yerlerdeki laboratuvarlarda – araştırmacılar origami’nin tıbbi cihazlara ve prosedürlere nasıl uygulanabileceğini araştırmaya devam ediyor: vücudun içinde açılmak; glokom tedavisi için sadece 0,5 mm çapında minik bir stent; ve DNA nanoteknolojisinin, örneğin biyogörüntüleme ve “akıllı” ilaç dağıtımında kullanılabilecek 3D yapılara “örme” içeren ve kemoterapiyi doğrudan hedef kanser hücrelerine getiren bir DNA nanoteknoloji dalı.

Ekibi şu anda sinüs ameliyatları yapan doktorları hastalarından gelen aerosol damlacıklarına maruz kalmaktan korumak için origamiden ilham alan bir ürün üzerinde çalışan Frecker, “Origami’den ilham alan tıbbi cihazlara olan ilgi son on yılda oldukça arttı” diyor.

Bu noktada, origamiden ilham alan tıbbi uygulamaların çoğu, araştırma veya prototip aşamasında kalır. Fon toplamak, bir üreticinin ilgisini çekmek ve FDA onayı almak yıllar alabilir. Howell, “Laboratuvarlardan şirketlere yavaş yavaş geçiyor” diyor. “Bu sadece zaman alır.”

Origami’nin temel ilkeleri – katlama ve açılmadan hareket türetme; düz bir şeyi üç boyutlu bir şeye dönüştürmek; büyük bir şeyi katlayarak küçük bir şeye indirgemek; karmaşık sonuçlar elde etmek için basit teknikleri kullanmak – biyomedikal mühendislerinin işlerine bakış açısını değiştirdi.

Frecker için bu kavramlar, onun dünyaya bakışını da değiştirdi. “Araştırmamda üzerinde çalışmaya başlayana kadar origaminin ne kadar yaygın olduğunu hiç anlamadım” diyor. “O heryerde.”


Kaynak : https://www.webmd.com/a-to-z-guides/features/origami-medical-technology?src=RSS_PUBLIC

Yorum yapın

Rakı Fiyatları sıra bulucu Geçici Mail tyt deneme pdf pdf kitap indir