یک شبکه محلی از ایمپلنت‌ها که از بدن شما به عنوان سیم‌کشی استفاده می‌کند

محققان موسسه فناوری جورجیا یک سیستم شبکه‌سازی پیشگامانه به نام SWANS (سیستم شبکه‌سازی خودمختار بی‌سیم هوشمند) ابداع کرده‌اند که از بافت بدن انسان برای انتقال سیگنال‌های الکتریکی بین ایمپلنت‌های پزشکی استفاده می‌کند. برخلاف روش‌های سنتی که بر امواج رادیویی یا بلوتوث متکی هستند و از تضعیف شدید سیگنال و مصرف انرژی بالا رنج می‌برند، این رویکرد جدید با استفاده از هدایت یونی، از سیستم عصبی خود بدن تقلید می‌کند. با بهره‌گیری از رسانایی طبیعی بافت انسان، این سیستم امکان ارتباط یکپارچه بین دستگاه‌های مختلف کاشته‌شده را فراهم می‌کند و به طور بالقوه نحوه مدیریت بیماری‌های مزمن را از طریق فناوری پزشکی متصل متحول می‌سازد.

طراحی فنی SWANS بر یک هاب پوشیدنی متمرکز است که پالس‌های ولتاژ ساطع می‌کند و سپس توسط ایمپلنت‌های کوچک و قابل تزریق با سرنگ دریافت می‌شوند. به گفته الکس آبرامسون، مهندس ارشد این پروژه، این روش بسیار کارآمدتر از بلوتوث است و عمر باتری را بیش از ۱۵ برابر افزایش می‌دهد. این سیستم با ایجاد یک میدان الکتریکی کوتاه که در سراسر بدن پخش می‌شود کار می‌کند؛ ایمپلنت‌های جداگانه برنامه‌ریزی شده‌اند تا فقط به آستانه‌های پالس خاص پاسخ دهند، که این امر تضمین می‌کند فقط دستگاه مورد نظر واکنش نشان دهد. این مکانیسم شبیه به فردی در یک اتاق شلوغ است که فقط وقتی نامش صدا زده می‌شود برمی‌گردد و امکان کنترل دقیق در یک شبکه پیچیده از حسگرها و عملگرهای داخلی را فراهم می‌کند.

ایده استفاده از بدن به عنوان یک رسانه ارتباطی کاملاً جدید نیست، همانطور که در محصولاتی مانند Abilify MyCite که توسط FDA تایید شده و از هدایت یونی برای تایید بلع قرص استفاده می‌کند، دیده می‌شود. با این حال، سیستم‌های قبلی عمدتاً به پیوندهای ساده نقطه به نقطه محدود بودند. تیم جورجیا تک با ایجاد یک شبکه مقیاس‌پذیر و چند دستگاهی، این حوزه را به طور قابل توجهی پیش برده است. تحقیقات آن‌ها که در مجله Science منتشر شده، نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند در انواع بافت‌های متنوع از جمله چربی، عضله و استخوان عمل کند و به طور موثر بر موانع فیزیکی که از نظر تاریخی مانع توسعه اکوسیستم‌های درمانی پیچیده و چند ایمپلنتی شده‌اند، غلبه کند.

آزمایش‌های عملی نتایج چشمگیری به همراه داشته است و تیم موفق شد سیستم را در سینه مرغ، شکم خوک و موش‌های زنده آزمایش کند. در یک آزمایش قابل توجه، حسگرهای روی اندام جلویی موش سیگنالی را ایجاد کردند که باعث انقباض مربوطه در پای عقبی شد و توانایی سیستم برای هماهنگی پیچیده و بلادرنگ را ثابت کرد. علاوه بر این، محققان خاطرنشان کردند که پالس‌های الکتریکی استفاده شده کاملاً در محدوده ایمنی تعیین شده توسط ضربان‌سازها و تحریک‌کننده‌های عصبی موجود است. حتی پس از دو ماه آزمایش، ایمپلنت‌ها هیچ اثر نامطلوب قابل توجهی مانند بافت اسکار بیش از حد یا آسیب به اعصاب اطراف یا عملکرد قلبی نشان ندادند.

با نگاه به آینده، کاربردهای بالقوه SWANS بسیار گسترده است، به ویژه در ادغام تحریک عصبی و دارورسانی. در حال حاضر، این درمان‌ها اغلب به صورت جداگانه عمل می‌کنند، اما SWANS می‌تواند یک شبکه واحد را فعال کند که در آن یک پمپ دارو به صورت پویا به داده‌های یک تحریک‌کننده عصبی پاسخ می‌دهد. اگرچه این سیستم برای انتقال داده با پهنای باند بالا طراحی نشده است، اما توانایی آن در انتقال اطلاعات حیاتی سلامت بین اعضای بدن، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پلتفرم‌های درمانی آینده تبدیل می‌کند. با حرکت تیم به سمت مطالعات حیوانی بزرگتر و در نهایت آزمایش‌های انسانی، چشم‌انداز یک شبکه درمانی کاملاً یکپارچه در سراسر بدن به طور فزاینده‌ای دست‌یافتنی به نظر می‌رسد.