کاربرد زیست فناوری کاربید سیلیکون: نیمه رسانای سازگار با زیست برای ابزارها و کاربردهای زیست پزشکی پیشرفته ۲۰۱۱
Silicon Carbide Biotechnology: A Biocompatible Semiconductor for Advanced Biomedical Devices and Applications 2011

کاربید سیلیسیم (SiC) یک ماده نیمه رسانای سازگار با بافت زنده با شکاف باندی پهن است که پتانسیل پیشرفت در کاربردهای پیشرفته زیست پزشکی را دارد. دستگاه های SiC چگالی توان بالاتری ارائه می دهند و تلفات انرژی کمتری دارند، و محصولات سبک تر، فشرده تر و با راندمان بالاتری را برای کاربردهای سازگار با بافت زنده و طولانی مدت in vivo، از پوشش های استنت قلبی و داربست های ایمپلنت استخوان گرفته تا ایمپلنت ها و حسگرهای عصبی، امکان پذیر می کنند.

مشکل اصلی که امروزه جامعه پزشکی با آن مواجه است، کمبود مواد سازگار با بافت زنده است که قابلیت عملکرد الکترونیکی نیز داشته باشند. این دستگاه ها در حال حاضر با استفاده از فناوری سیلیکون پیاده سازی می شوند، که یا باید به طور هرمتیک مهر و موم شوند تا نتوانند با بدن تعامل داشته باشند یا اینکه ماده فقط برای مدت کوتاهی in vivo پایدار است.

برای استفاده طولانی مدت (دستگاه های کاشته شده دائمی مانند حسگرهای گلوکز، دستگاه های رابط مغز و ماشین، ایمپلنت های هوشمند استخوان و اندام) به ماده ای قوی تر نیاز است که بدن آن را به عنوان یک ماده خارجی (یعنی غیر ارگانیک) تشخیص ندهد و رد نکند. ثابت شده است که کاربید سیلیسیم دقیقاً چنین ماده ای است و با امکان توسعه دستگاه های پیشرفته زیست پزشکی که قبلاً برای استفاده طولانی مدت in vivo امکان پذیر نبودند، زمینه جدیدی را باز خواهد کرد.

این کتاب نه تنها یک کتاب مرجع اساسی در مورد SiC را در اختیار جوامع مهندسی مواد و زیست پزشکی قرار می دهد که می توانند از آن برای توسعه بیشتر این فناوری استفاده کنند، بلکه یک منبع فناوری برای پزشکان و متخصصان پزشکی فراهم می کند که مشتاق شناسایی و پیاده سازی راهکارهای مهندسی پیشرفته برای مشکلات پزشکی روزمره خود هستند که در حال حاضر فاقد راه حل های بلندمدت و مقرون به صرفه هستند.

• مواد و فناوری زیست پزشکی کاربید سیلیسیم را از نظر خواص، پردازش، مشخصه یابی و کاربرد آنها، در یک کتاب، از متخصصان و دانشمندان برجسته مورد بحث قرار می دهد.
• به طور انتقادی به ارزیابی ادبیات موجود، اختراعات ثبت شده و تاییدیه های FDA برای آزمایشات بالینی می پردازد، و امکان جذب سریع داده های مهم از منابع پراکنده فعلی را فراهم می کند و انتقال از تحقیق و توسعه فناوری به آزمایشات بالینی را ترویج می کند.
• استفاده و کاربردهای طولانی مدت in vivo در دستگاه ها و کاربردها با خواص حسگری پیشرفته و نیمه رسانایی را بررسی می کند و به توسعه محصول جدید به ویژه در آسیب های مغزی، ایمپلنت های استخوان، حسگرهای زیر جلدی و دستگاه های پیشرفته دیالیز کلیه اشاره می کند.

Silicon Carbide (SiC) is a wide-band-gap semiconductor biocompatible material that has the potential to advance advanced biomedical applications. SiC devices offer higher power densities and lower energy losses, enabling lighter, more compact and higher efficiency products for biocompatible and long-term in vivo applications ranging from heart stent coatings and bone implant scaffolds to neurological implants and sensors.

The main problem facing the medical community today is the lack of biocompatible materials that are also capable of electronic operation. Such devices are currently implemented using silicon technology, which either has to be hermetically sealed so it cannot interact with the body or the material is only stable in vivo for short periods of time.

For long term use (permanent implanted devices such as glucose sensors, brain-machine-interface devices, smart bone and organ implants) a more robust material that the body does not recognize and reject as a foreign (i.e., not organic) material is needed. Silicon Carbide has been proven to be just such a material and will open up a whole new host of fields by allowing the development of advanced biomedical devices never before possible for long-term use in vivo.

This book not only provides the materials and biomedical engineering communities with a seminal reference book on SiC that they can use to further develop the technology, it also provides a technology resource for medical doctors and practitioners who are hungry to identify and implement advanced engineering solutions to their everyday medical problems that currently lack long term, cost effective solutions.

• Discusses Silicon Carbide biomedical materials and technology in terms of their properties, processing, characterization, and application, in one book, from leading professionals and scientists
• Critical assesses existing literature, patents and FDA approvals for clinical trials, enabling the rapid assimilation of important data from the current disparate sources and promoting the transition from technology research and development to clinical trials
• Explores long-term use and applications in vivo in devices and applications with advanced sensing and semiconducting properties, pointing to new product devekipment particularly within brain trauma, bone implants, sub-cutaneous sensors and advanced kidney dialysis devices