Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Magnetorecepcja możliwa u ludzi
Magnetorecepcja  możliwa u ludzi
Naukowcy opracowali niewielkich rozmiarów nowoczesny czujnik magnetyczny. Charakteryzuje się niezwykłą giętkością, wytrzymałością oraz możliwością dostosowania do ludzkiej skóry. Odkrycie sugeruje, iż w przyszłości możliwe będzie wyposażenie ludzi w czujniki zmian pola magnetycznego, a tym samym orientację w terenie bez konieczności sygnału GPS.

Magnetorecepcję możemy scharakteryzować jako zdolność organizmów do wykrywania kierunku linii ziemskiego pola magnetycznego. Zdolność ta umożliwia orientację przestrzenną. Zjawisko jest dość często wykorzystywane w świecie zwierzęcym. Nazwane jest tam nawigacją geometryczną. Najczęściej możemy ją zaobserwować u osobników wędrownych, m.in. ptaków, pszczół, ryb, delfinów, zwierząt leśnych (łosie, lisy), a także żółwi. W 1859 r. (von Middendorff) pojawiła się hipoteza na temat wykorzystywania pola magnetycznego do określania swojego położenia  przez ptaki wędrowne. Teorię potwierdzono w 1966 r. (Witschko i Merkel) podczas badań nad rudzikami, następnie w 1996 r. nad kolejnymi gatunkami ptaków wędrownych. Zjawisko magnetorecepcji pozostaje nadal słabo rozpoznane, choć coraz częściej pojawiają się doniesienia naukowe opisujące kolejne gatunki wykorzystujące je  w przestrzennej lokalizacji.

Ludzie nie mają naturalnych zdolności do odczuwania pola magnetycznego oraz jego zmian. Jednakże przy zastosowaniu odpowiednich czujników umieszczonych w skórze jest to możliwe. Coraz częściej naukowcy badają zastosowanie takich urządzeń monitorujących stan fizjologiczny organizmu. Magnetosensoryki stają się wszechstronnym narzędziem umożliwiającym ocenę właściwości mechanicznych sztucznych mięśni, stawów lub struktur mięśnia sercowego w warunkach in vivo. Tak zaawansowane urządzenia wymagają odpowiednich właściwości mechanicznych, m.in. promień gięcia Ø 10 mm, zdolności do rozciągania przekraczające 100 %, jak również wrażliwość na pole magnetyczne poniżej wartości 1 00O e.

- Urządzenie umieszczone na powierzchni dłoni umożliwia wykrycie pola magnetycznego. Dodatkowo pozostaje niezauważalne i w żaden sposób nie przeszkadza w codziennym funkcjonowaniu – tłumaczy dr Denys Makarov z Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden.

Naukowcy z Drezna stworzyli model urządzenia z wbudowanym magnetosensorykiem, możliwy do wprowadzenia na powierzchnię opuszka palca. Umożliwia to stworzenie u ludzi „szóstego zmysłu” – zdolności do wyczuwania statycznego oraz dynamicznego ziemskiego pola magnetycznego. Ten niezwykle cienki czujnik magnetyczny (ang. giant magnetoresistive (GMR) sensor elements) umieszczony jest na folii zbudowanej z politereftalanu etylenu (PET) o grubości 1,4 µm. Całkowita grubość takiego urządzenia wynosi zaledwie 1,5 µm, przy czym jest bardzo lekka 0,03 g. Charakteryzuje się niezmierna giętkością oraz wytrzymałością na rozciąganie (do 270%) i zginanie bez widocznej degradacji (do 1 000 cykli). Są to cechy niezbędne do zastosowania takiego czynnika w kontakcie z miękką tkanką biologiczną.

- Traktujemy nasz wynalazek jako system magnetyczno-sensoryczny, który umieszczony na skórze daje możliwości „szóstego zmysłu” – dodaje dr Denys Makarov. -  Odbiorca jest w stanie dostrzec obecność statycznych oraz dynamicznych pól magnetycznych. Alternatywnie, przez wykrywanie pola magnetycznego ziemi, czujnik ten umieszczony w skórze może zostać wykorzystany do orientacji oraz nawigacji w terenie, bez konieczności wykorzystania sygnału GPS z satelity.

Prezentowane czujniki zmian ziemskiego pola magnetycznego, poprzez swoje właściwości mechaniczne w przyszłości mogłyby znaleźć zastosowanie w przypadku konstruowanie inteligentnej sztucznej skóry czy implantów medycznych. Dalsze udoskonalenia tego czujnika, m.in. poprzez wprowadzenie kolejnych elementów elektronicznych umożliwiających np. odczyt temperatury, czy zdalny odczyt zebranych danych, dodatkowo podniesie wszechstronność potencjalnego zastosowania.

- Czujnik pola magnetycznego może znaleźć zastosowanie w biomedycynie, w szczególności do tworzenia funkcjonalnych implantów medycznych – podsumowuje dr  Makarov. -  W połączeniu z trwałym magnesem, mogą zostać wykorzystane do monitorowania przemieszczania się stawów w czasie rzeczywistym (również sztucznych), jak również rozszerzania i kurczenia się mięśni. W połączeniu z modułami komunikacji bezprzewodowej, zapewniają natychmiastowe powiadomienie wysyłane do przenośnych urządzeń, a nawet ostrzeżenie kierowane do lekarza prowadzącego o zaistniałej dysfunkcji. 

Źródła
  1. Michael Melzer, Martin Kaltenbrunner, Denys Makarov, Dmitriy Karnaushenko, Daniil Karnaushenko, Tsuyoshi Sekitani, Takao Someya, Oliver G. Schmidt.Imperceptible magnetoelectronics. Nature Communications, 2015; 6: 6080
  2. http://www.ks.uiuc.edu/Research/cryptochrome/
  3. http://www.unc.edu/depts/geomag/PDFGeomag/TINSreview.pdf
KOMENTARZE
news

<Lipiec 2020>

pnwtśrczptsbnd
29
30
NutraFood Poland
2020-06-30 do 2020-07-02
Oznaczanie probówek PCR
2020-06-30 do 2020-06-30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
Newsletter