Foto : istimewa

Sensor yang dikembangkan UConn ini mampu memancarkan muatan listrik kecil untuk memberikan rangsangan sebagai tanda regenerasi jaringan.

Teknologi perangkat sensor kian berkembang untuk di­gunakan di bidang medikal. Ilmuwan dari University of Connecticut a(Uconn) mengem­bangkan sebuah sensor biodegrad­able. Teknologi ini dapat membantu dokter memantau penyakit paru-paru kronis, pembengkakan otak, dan kondisi medis lainnya.

Semua penyakit kronis akan terdeteksi sebelum sensor tersebut larut tanpa ancaman bahaya pada tubuh pasien. Sensor kecil dan fleksibel yang dikembangkan ilmu­wan Uconn ini terbuat dari bahan yang aman secara medis yang telah disetujui oleh U.S. Food and Drug Administration.

Sensor ini digunakan pada jahi­tan bedah, cangkokan tulang, dan implan medis. Sensor ini dirancang untuk menggantikan sensor implan yang ada yang memiliki komponen beracun, dimana sensor tersebut harus dilepas setelah digunakan, sehingga pasien harus melakukan prosedur invasif tambahan, mem­perpanjang waktu pemulihannya, dan meningkatkan risiko infeksi.

Sensor yang dikembangkan UConn ini mampu memancarkan muatan listrik kecil saat tekanan diterapkan terhadapnya, perangkat tersebut juga dapat digunakan untuk memberikan rangsangan listrik un­tuk regenerasi jaringan. Aplikasi po­tensial lainnya termasuk memantau pasien dengan glaukoma, penyakit jantung, dan kanker kandung kemih.

“Kami sangat senang karena ini adalah pertama kalinya ba­han biokompatibel ini digunakan dengan cara ini,” kata Thanh Duc Nguyen, asisten profesor teknik mekanik dan biomedis di Institute of Regenerative Engineering di UConn yang terlibat dalam riset ini.

“Sensor medis sering ditanam­kan langsung ke jaringan lunak dan organ,” catat Nguyen. Sementara itu, mengeluarkan kembali sensor dapat menyebabkan kerusakan tam­bahan.” Kami tahu bahwa jika kita bisa mengembangkan sensor yang tidak memerlukan operasi untuk mengeluarkannya, itu akan sangat penting” tambah Nguyen.

Prototipe sensor yang sudah dibuat di laboratorium terdiri dari sebuah film polimer tipis yang panjangnya lima milimeter, lebar lima milimeter, dan tebal 200 mikrometer. Sensor itu ditanamkan di perut tikus untuk memantau laju pernafasan tikus. Sensor mampu bekerja sebelum akhirnya meluruhkan komponen organik sensor.

Untuk memastikan sensor itu juga aman secara medis, para pe­neliti menanamkannya di belakang tikus dan kemudian diawasi untuk mendapat tanggapan dari sistem kekebalan tubuh tikus.

Hasilnya hanya menunjukkan sedikit pembengkakan setelah sensor dimasukkan, dan jaringan sekitarnya kembali normal setelah empat minggu.

Bahan “biodegradable“

Salah satu tantangan terbesar proyek tersebut adalah mendapat­kan material biodegradable atau ramah lingkungan untuk mengha­silkan muatan listrik saat dikenai tekanan, sebuah proses yang dikenal sebagai efek piezoelektrik.

Dalam keadaan biasa, polimer aman secara medis yang digunakan untuk sensor – produk yang dikenal sebagai Poli (L-laktida) atau PLLA – bersifat netral dan tidak meman­carkan muatan listrik di bawah tekanan.

Eli Curry, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Nguyen dan penulis utama dalam makalah ini, memberikan terobosan utama proyek ini ketika dia berhasil mengubah PLLA menjadi bahan pi­ezoelektrik dengan memanaskannya dengan hati-hati, meregangkannya, dan memotongnya pada sudut yang benar sehingga bagian dalamnya.

Struktur molekul diubah dan mengadopsi sifat piezoelektrik. Curry kemudian menghubungkan sensor ke sirkuit elektronik sehingga kemampuan penginderaan material material bisa diuji.

Ketika disatukan, sensor UConn dibuat dari dua lapisan film PLLA piezoelektrik yang terjepit di antara elektroda molibdenum mungil dan kemudian dienkapsulasi dengan lapisan asam polylactic atau PLA, produk biodegradable yang biasa digunakan untuk sekrup tulang dan perancah jaringan. Molibdenum digunakan untuk bidang kardio­vaskular dan implan panggul.

Film PLLA piezoelektrik mengeluarkan muatan listrik kecil saat tekanan paling lama diterapkan untuk melawannya. Sinyal listrik kecil itu bisa ditangkap dan dikirim ke perangkat lain untuk ditinjau oleh dokter.

Sebagai bagian dari bukti uji kon­sep untuk sensor baru tersebut, tim peneliti memasang sensor implan ke penguat sinyal yang ditempatkan di luar tubuh tikus. Penguat kemudi­an mentransmisikan sinyal listrik yang disempurnakan ke osiloskop dimana pembacaan sensor dapat dilihat dengan mudah.

“Pembacaan sensor selama pengujian sama dengan perang­kat komersial yang ada dan sama andalnya”. Kata Curry. Sensor baru ini mampu menangkap berbagai tekanan fisiologis seperti yang ditemukan di otak, dibelakang mata, dan di perut.

Sensitivitas sensor dapat dise­suaikan dengan mengubah jumlah lapisan PLLA yang digunakan dan faktor lainnya. Nguyen dan timnya sedang menyelidiki cara untuk memperpanjang masa pakai fung­sional sensor.

Tujuan utama lab adalah me­ngembangkan sistem sensor yang benar-benar dapat terurai secara hayati di dalam tubuh manusia. Namun sampai saat itu, sensor baru dapat digunakan dalam bentuknya saat ini untuk membantu pasien menghindari operasi pengangkatan invasif, kata para periset.

“Ada banyak aplikasi. untuk sensor ini, “ kata Nguyen. “Katakanlah sensor tertanam di otak Kita bisa menggunakan kabel biodegradable dan menempelkan elektronik terdehidrasi yang jauh dari jaringan otak yang halus, seperti di bawah kulit di belakang telinga, mirip dengan implan koklea hanya memerlukan perawatan ringan untuk menghilangkan elektronik tanpa khawatir sensor berada dalam kontak langsung dengan jaringan otak yang lembut,”. Nguyen dan tim risetnya telah mengajukan hak paten untuk sensor baru tersebut.(koran-jakarta.com)