“เราสร้างเขาขึ้นมาใหม่ได้ เรามีเทคโนโลยี เรามีความสามารถในการสร้างมนุษย์ไบโอนิคคนแรกของโลก” ดังนั้น เริ่มแต่ละตอนของรายการทีวีปี 1970 เมื่อศัลยแพทย์พยายามสร้างสตีฟ ออสติน เหยื่อเครื่องบินตกขึ้นมาใหม่โดยทำให้เขามีแขนขาไบโอนิคและการมองเห็นแบบอินทรีอาย เมื่อความนิยมของการแสดงได้รับการพิสูจน์แล้ว แนวคิดของการรวมมนุษย์และเครื่องจักรได้กระตุ้นจินตนาการของเรา
มาช้านาน
นอกจากนี้ยังเป็นหัวข้อของภาพยนตร์และรายการบันเทิง แนววิทยาศาสตร์อีกหลายเรื่อง แม้ว่าฮอลลีวูดจะมีภาพลักษณ์ที่เหนือชั้นไปบ้าง แต่ความสามารถของเราในการพัฒนาอุปกรณ์ขนาดจิ๋วที่สามารถฝังเข้าไปในร่างกายได้มีการพัฒนาอย่างเงียบๆ ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา ขณะนี้เราสามารถผลิตอุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์ที่มีการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำและแม่นยำ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ ซึ่งช่วยยืดชีวิตของผู้ป่วยหลายพันราย ความก้าวหน้าส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการลงทุนมหาศาลของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ในเทคโนโลยีซิลิกอน ซึ่งได้นำไปสู่วิวัฒนาการของอุปกรณ์ “อัจฉริยะ” ที่หลากหลาย
สำหรับการดูแลสุขภาพของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ประสาทหูเทียมเป็นการเชื่อมโยงโดยตรงครั้งแรกระหว่างชิปซิลิคอนและสมองของมนุษย์ เมื่อจับคู่แบบเหนี่ยวนำกับไมโครโฟนภายนอก อุปกรณ์เทียมจะแปลงเสียงภายนอกเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปในอาร์เรย์ของไมโครอิเล็กโทรดที่ติดอยู่
กับเส้นประสาทในหูชั้นใน แรงกระตุ้นจะถูกส่งผ่านประสาทการได้ยินไปยังสมอง ซึ่งแปลความหมายเป็นเสียง ปัจจุบันประสาทหูเทียมมีขนาดเล็กมากจนสามารถฝังในเด็กวัยหัดเดินที่หูหนวกได้ ซึ่งทุกคนมีโอกาสพัฒนาการไม่เพียงแค่การได้ยินปกติเท่านั้น แต่ยังพูดได้ตามปกติอีกด้วย ความก้าวหน้าที่สำคัญ
ยังเกิดขึ้นในการพัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนซึ่งสามารถรักษาอัมพาต ตาบอด และความผิดปกติของความเสื่อมของระบบประสาทชิปเพื่อสุขภาพ อย่างไรก็ตาม บทบาทของซิลิกอนในทางการแพทย์เพิ่งเปลี่ยนไปเมื่อไม่นานมานี้ งานวิจัยของผู้เขียนในช่วงห้าปีที่ผ่านมาที่สำนักงานวิจัยการประเมินการป้องกัน
ประเทศ
ของสหราชอาณาจักรได้ระบุรูปแบบของซิลิกอนที่ไม่เพียงมีคุณค่าในแง่อิเล็กทรอนิกส์ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ แต่ยังมีความหมายทางการแพทย์ในฐานะ “วัสดุชีวภาพ” โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราพบว่าซิลิกอนที่เรียกว่า “รูพรุน” ซึ่งเป็นซิลิกอนจำนวนมากที่ถูกทำให้เป็นรูขนาดนาโนเมตรโดยเจตนานั้น
สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ดังนั้น แทนที่จะต้องปกป้องอุปกรณ์ที่มีส่วนประกอบของซิลิกอนจากเนื้อเยื่อของร่างกายและกระแสเลือดอย่างที่เคยเป็นมา ในทางทฤษฎีแล้ว ในตอนนี้มีความเป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่จะสร้างอุปกรณ์ที่มีส่วนประกอบของซิลิกอนซึ่งมี
“สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ” อย่างแท้จริง พื้นผิวของชิปสามารถออกแบบเพื่อให้มีปฏิสัมพันธ์อย่างแข็งขันกับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตเพื่อกระตุ้นการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่น ชิปซิลิกอนสามารถกระตุ้นเซลล์ที่สะสมกระดูกในร่างกายเพื่อให้ครอบคลุมชิปทั้งในรูปของคอลลาเจน
และไฮดรอกซีอะพาไทต์ (ส่วนประกอบอนินทรีย์ของกระดูก) ดังนั้นจึงเป็นการอำพรางตามธรรมชาติและทำให้สามารถหลอมรวมเข้ากับกระดูกที่อยู่ใกล้เคียงได้ ความเป็นไปได้อื่นๆ ได้แก่ ยาเม็ดที่มีค็อกเทลของยาที่ซ่อนอยู่ในอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กที่ปล่อยออกมาในเวลาที่ต่างกัน
ในความพยายามที่จะนำงานวิจัยนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เราและเพื่อนร่วมงานของเรา ได้จัดตั้งบริษัทชื่อ ในเดือนธันวาคมปีที่แล้ว ด้วยเงินลงทุน 1 ล้านปอนด์จากบริษัท ของออสเตรเลียและผู้สนับสนุนในสหราชอาณาจักร เป้าหมายของเราคือการสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีซิลิกอนที่มีรูพรุนและรูปแบบต่างๆ
เป็น “กิจการร่วมค้า” เชิงพาณิชย์แห่งแรก ในภาคการดูแลสุขภาพ โครงสร้างนาโนซิลิกอนแล้วก้อนซิลิกอนบริสุทธิ์จะเปลี่ยนเป็นซิลิกอนที่มีรูพรุนที่เข้ากันได้ทางชีวภาพได้อย่างไร? เทคนิคหนึ่งที่ได้รับความนิยมคือการสลักรูพรุนขนาดนาโนเมตรลงบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์โดยใช้สารละลาย
ที่มีกรดไฮโดรฟลูออริกเป็นพื้นฐาน ขึ้นอยู่กับตัวเลือกเฉพาะของความต้านทานเวเฟอร์ องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ และความหนาแน่นกระแสที่ใช้ เราสามารถสร้าง “มาโครพอร์” (ที่มีรูพรุนกว้าง >50 นาโนเมตร), “เมโซพอร์” (รูพรุนกว้าง 2-50 นาโนเมตร) หรือแม้กระทั่ง “ไมโครพอร์”
ซิลิกอน
ที่มีรูพรุนสูงที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้ยังคงเป็นซิลิกอนบริสุทธิ์ แต่มีลักษณะการทำงานแตกต่างอย่างมากกับซิลิกอนจำนวนมากที่ไม่มีรูพรุน “ช่องว่างแถบ” ซึ่งเป็นช่องว่างพลังงานระหว่างแถบการนำไฟฟ้าและแถบเวเลนซ์ อาจมากกว่าสองเท่าของซิลิกอนจำนวนมาก ซึ่งเพิ่มปฏิกิริยาทางเคมี
และทำให้ซิลิกอนเปล่งแสงที่มองเห็นได้อย่างน่าทึ่ง แท้จริงแล้ว คุณสมบัติการเปล่งแสงของซิลิกอนที่มีรูพรุนนั้นดึงดูดความสนใจของนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่มาจนถึงทุกวันนี้ มีผลสูงสุดในรายงานล่าสุดเกี่ยวกับการได้รับแสงและการปล่อยแสงที่กระตุ้น น่าเสียดายที่ปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้นของซิลิกอนโครงสร้างนาโน
ที่มีรูพรุนเป็นปัญหาในการใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การกัดซิลิกอนด้วยกรดทำให้เกิดพันธะซิลิกอน-ไฮโดรเจนที่ไม่เสถียรที่ส่วนปลายของโครงกระดูกซิลิกอน พันธะเหล่านี้จะค่อยๆ ออกซิไดซ์ในอากาศ ทำให้คุณสมบัติของซิลิกอนเปลี่ยนไปตามเวลา ตัวอย่างเช่น
ประเทศฝรั่งเศส ได้พยายามปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่มีโครงสร้างนาโนของซิลิกอน งานของพวกเขาได้นำไปสู่รูปแบบ “อนุพันธ์” ของซิลิกอนที่มีรูพรุน ซึ่งพันธะซิลิกอน-ไฮโดรเจนถูกแทนที่ด้วยพันธะซิลิกอน-คาร์บอนที่ไม่ออกซิไดซ์ กระบวนการเหล่านี้ยังช่วยให้โมเลกุลอินทรีย์และชีวภาพหลากหลายชนิด
แนะนำ ufaslot888g
