X-Işını Görüntüleyebilen Giyilebilir Kumaş Geliştirildi
Mevcut Görüntüleme Teknolojisine Esnek Bir Alternatif
Wilhelm Roentgen tarafından 1895 yılında keşfedilmesinden bu yana, X ışınları diş ve kırık kemiklerin görüntülenmesinden meme kanserinin erken belirtilerinin taranmasına kadar modern tıbbi bakımın temel unsurlarından biri haline geldi.
Günümüzde tıbbi görüntülemede kullanılan en yaygın X-ışını dedektörü türü, inorganik ve sert bileşiklerden yapılmış sintilatörler olarak bilinen malzemeleri kullanılıyor. Bu doğal esneklik eksikliği uygulamalarını sınırlar ve genellikle hastaların esnek olmayan tıbbi ekipmana uyum sağlamak için vücutlarını eğip, bükmelerini gerektiriyor.
Bu katılık, araştırmacılar ve tıp camiası arasında sağlam, verimli ve esnek olan ışıltılı malzemelere yönelik bir talep yaratmıştır . Ancak bu talebi karşılamak için geçmişte yapılan girişimler, esneklik uğruna dayanıklılık ve verimlilikten ödün vermek zorunda kalmıştır. Esnek inorganik liflerden yapılmış yenilikçi bir kumaş, dikkate değer bir vaat göstermektedir ve üç gereksinimi de karşılayabilir.
Science Advances dergisinde yayımlanan yeni sonuçlar, önceki esnek polimer bazlı sintilatörlerden 10 kat daha yüksek bir çıktıya sahip, tamamen inorganik, esnek bir “metafabrik” sintilatörü tanımlıyor.
Hong Kong Politeknik Üniversitesi’ndeki Li Xu ve ekibi tarafından geliştirilen bu kumaş, X-ışını görüntülemesinin nasıl gerçekleştirildiğini kökten değiştirebilir ve giyilebilir sağlık izleme ve X-ışını korumasına olanak tanıyabilir.
Xu, “Bu çalışma, inorganik sintilatörlerin yüksek performansını korurken, konformal esneklik ve kumaş olarak giyilebilirlik işlevselliğini de ekleyen bir sintilatör sistemi tasarım stratejisi için daha önce tanımlanmamış bir paradigma sunuyor” dedi.
Yüksek frekanslı X ışınları, sintilasyon tabanlı bir dedektördeki atomlara çarptığında, malzemedeki elektronları harekete geçirerek daha yüksek bir enerji seviyesine çıkarır. Elektronlar gevşeyip daha düşük enerji durumlarına geri döndüklerinde, bu enerjiyi görünür fotonlar olarak tekrar yayarlar ve daha sonra bir fotodedektör tarafından yakalanır, elektrik sinyaline dönüştürülür, yükseltilir ve bir görüntü oluşturmak için analiz edilir.
Herhangi bir ışıltılı malzemenin verimliliği, onu oluşturan elementlerin atom numarasıyla doğru orantılıdır : Atom numarası veya Z sayısı ne kadar yüksekse, malzeme X ışınlarını görünür ışığa dönüştürmede o kadar iyidir.
Şimdiye kadar, esneklik elde etmek için sintilatörler düşük Z sayılı organik malzemelerden veya inorganik nanoölçekli tozlarla gömülü polimerlerden yapılmıştır. Bu yaklaşımların her ikisi de terbiyum (Gd 2 O 2 S: Tb) ve perovskitlerle (CaTiO 3 ) katkılanmış gadolinyum oksisülfür gibi malzemelerden yapılan sert sintilatörlerden daha az verimlidir.
Araştırmacılar, çığır açan tasarımlarını gerçekleştirmek ve katı sintilatörleri esnek kumaş formlarına dönüştürmek için, sol-jel elektrospinning olarak bilinen bir işlem kullandılar. Bu işlem (adından da anlaşılacağı gibi) bir elektrik alanı kullanarak jel-kristalin karışımını çekip, son derece ince inorganik lif tellerine dönüştürüyor.
Bu yaklaşım, aksi takdirde kırılgan olan inorganik sintilatörleri, çeşitli şekil ve boyutlarda dokunabilen X-Wear adlı bir metafabrike dönüştürdü. Kumaş ayrıca “nefes alabilir” ve giyilebilir teknolojiye sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir.
Bu çalışma öncelikle ekibin tasarımının kavram kanıtını gösterdi. Ancak esnek fotodedektörlerle entegrasyonu henüz gerçekleştirilmedi. Diğer olası sınırlamalar arasında malzemenin doğrudan cilt içeriği için güvenliği ve büyük ölçekli üretim için maliyet etkinliği yer alıyor.
Ancak gerçekleştirilebilirse potansiyel uygulamaları arasında tıbbi teşhis için giyilebilir X-ışını görüntüleme, hareket halindeyken X-ışını görüntüleme için mobil sağlık platformları, tehlikeli ortamlarda görsel radyasyon izleme ve rahat kıyafetlere entegre edilmiş radyasyon kalkanı yer alıyor.
Kaynak: Charles Blue
