המרגלות שבפנים: אלקטרודות זעירות כמו רקמות

חשמל שולט בחלק ניכר מן הגוף האנושי. חשבו, למשל, על האותות החשמליים שמשגרים תאי העצב או על הזרמים שעוברים בלב. ואף על פי כן, האלקטרודות המשמשות לאורך השנים בתחום הרפואה לניטור ולוויסות של פעילויות חיוניות אינן תואמות לגוף הביולוגי, מכיוון שהן נוקשות, גדולות ורגישות למים.

מדענים קובעים כעת אמות מידה חדשות לתכנון אלקטרודות ומעגלים חשמליים גמישים, נמתחים ועמידים למים המחקים את תכונותיהן של רקמות אנושיות. הכלים החדשים האלה מאפשרים גם לנטר ולשלוט בפעילות חשמלית ביולוגית בצורה טבעית ופשוטה יותר.

ג'ון א' רוג'רס, מדען חומרים מאוניברסיטת אילינוי שבאורבנה-שמפיין, פיתח טכניקה לפריסה דקה של משטחי סיליקון או דיודות פולטות אור (LED) באמצעות צריבה כימית. כדי להפוך את הפרוסות לגמישות ומתיחות הוא מכופף אותן לצורות דמויות גלים ומחבר אותן למשטחי גומי.

לסיום, רוג'רס עוטף אותן בפולימר כדי לאטום אותן למים. לדבריו, התוצאה הסופית היא אלקטרודות "שיכולות להיצמד לפני השטח של הרקמה כמעט כמו יריעה של פלסטיק נצמד".

רוג'רס השתמש לאחרונה בטכניקה זו כדי לפתח כלי לטיפול בפרפור פרוזדורים, הפרעת קצב לב ששני מיליון אמריקנים לוקים בה כל שנה. המחקר פורסם בגיליון מארס 2011 של כתב העת נייצ'ר מטריאלס.

בדרך כלל, כדי לזהות את מיקום הפרעת הקצב, המנתחים מחדירים לתוך הווריד קטטר שמכיל אלקטרודה יחידה ומשחילים אותו כל הדרך אל הלב. בלב, הקטטר עוקב אחרי הפעילות החשמלית בתהליך שעשוי לארוך שעה. לסיום, הם מטפלים בהפרעת הקצב באמצעות צריבת הרקמה הפגומה על ידי קטטר אחר.

"תהליך המיפוי והשיטוט הזה דורש זמן, מוגבל בדיוקו ודורש מיומנות גבוהה של המנתח", אומר רוג'רס. הפתרון שפיתח פשוט יותר: קטטר בלון מכוסה באלקטרודות נמתחות שאפשר להחדיר לווריד ברגל או בחזה, להשחיל אל הלב ולנפח.

הקטטר הזה עורך בלב עשרות מדידות חשמליות בו-זמנית, ומנטר גם את זרימת הדם, מגע הרקמות וטמפרטורת הגוף. בדגמים החדשים ביותר של רוג'רס, הבלון מסוגל לבצע אפילו את פעולת הצריבה הטיפולית עצמה.

"יש יתרון גדול באפשרות לבצע מדידות בעזרת מספר רב של אלקטרודות בו-זמנית", אומר הקרדיולוג מתיו ריינולדס, ממנהלי תחום האלקטרופיזיולוגיה במערכת שירותי הרפואה לחיילים משוחררים בבוסטון.

"אם תוכל להוסיף לכך את היכולת למדוד דברים אחרים, זו תהיה מערכת מיוחדת במינה". רוג'רס ועמיתיו, שהקימו לאחרונה חברת הזנק להפיכה של הטכנולוגיה למסחרית, מתכננים להתחיל לבצע ניסויים בבני אדם בתוך תשעה חודשים.

בינתיים מפנה רוג'רס את תשומת לבו לתחומי רפואה אחרים. במאמר שהגיש זה עתה לפרסום, הוא מתאר שימוש ביריעות של אלקטרודות דמויות פלסטיק נצמד כדי למקם במדויק אזורי מוח שגורמים להתקפים אצל חולים הסובלים מאפילפסיה קשה. הוא הצליח לאסוף נתונים בזמן אמת, משטח גדול יותר וברגישות משופרת, לעומת טכניקות המצויות כיום בשימוש.

רוג'רס מפתח גם התקנים לעור שמנטרים את הטמפרטורה, הדופק ורמות החמצן בדם ליישומי ספורט וליישומים צבאיים. השאיפה היא שהתקנים כאלה יתמזגו עם הגוף במידה כזו, שלא יורגשו כלל - כעין עור שני.

הכתבה המלאה התפרסמה בגיליון אוגוסט-ספטמבר של המגזין "סיינטיפיק אמריקן - ישראל" בהוצאת אורט.