3D-engineered muscle tissue as a wireless sensor

İmplant edilebilir ve giyilebilir biyomedikal cihazlar, sensör teknolojilerindeki ilerlemeler ile hızla gelişmektedir. Bu tür cihazlardaki gelişmeler hastalıkların erken tespiti açısından büyük bir potansiyele sahiptir. Bu cihazlar, fizyolojik parametrelerin sürekli ve gerçek zamanlı izlenmesine olanak tanır. Ancak mevcut biyomedikal sensörlerin çoğunun güç gereksinimleri nedeniyle sınırlı ömürleri vardır ve genellikle hastalıklarla ilgili belirli moleküllerin algılanması yerine beden içindeki genel fiziksel parametrelerin izlenmesine odaklanırlar. Bu tezde, tasarımlanmış memeli hücreler kullanarak moleküler düzeyde in-vivo, gerçek zamanlı algılama yapabilen yeni bir algılama ve kablosuz iletişim platformu önerilmektedir. Önerilen platform, hücre tabanlı bir biyo-hibrit implant cihaz ve geniş bantlı çift portlu beden üstü antenden oluşmaktadır. Sistemin moleküler algılama yeteneği biyo-hibrit implant ile elde edilmektedir. Biyo-hibrit implant, esnek iskele, beden içi pasif implant anten ve 3B tasarımlanmış kas dokusu olmak üzere üç ana bileşenden oluşur. 3B tasarımlanmış kas dokusunu oluşturan hücreler genetik olarak manipüle edilebilir. Bu manipülasyon, dokunun belirli hedef moleküllere duyarlı hale gelmesini sağlar ve bu moleküllerin varlığı dokuda bir kasılmaya sebep olur. Doku kasılması ve doku gevşemesi, esnek iskele üzerinde bulunan implant anteninin rezonans frekansını yeniden yapılandırmak için kullanılır. Rezonansın yeniden yapılandırılmasını izlemek için beden dışı okuyucu anten, insan bedeninin üstüne yerleştirilir. Rezonanstaki bu değişiklikler, hedef molekülün varlığına tepki olarak gözlemlenir. Bu tezde, biyo-hibrit implant ve beden dışı okuyucu anten tasarlanmış ve üretilmiştir. Algılama sistemi mekanik ve elektromanyetik olarak simüle edilmiştir. Bu simülasyonlara dayanarak, doku benzeri fantomlar üretilerek implant anteninin yeniden yapılandırılmasını izlemek üzere elektromanyetik ölçümler alınmıştır.