Вчені розробили прототип бездротової системи живлення для імплантації в тіло людини. Вона є безпечною та біологічно розкладною. Розповідаємо, кому знадобиться
Фото: pixabay.com
Китайські дослідники з Університету Ланьчжоу представили біорозкладаний бездротовий пристрій для прийому та накопичення енергії. Він може живити біоелектронні імплантати, наприклад, системи доставки ліків всередину організму.
Як повідомляє South China Morning Post, імплантовані біоелектронні системи (такі як датчики моніторингу та імплантати доставки ліків) є мінімально інвазивними, надійними способами точного моніторингу та лікування пацієнтів. Однак науковці зазначають, що розробка силових модулів для роботи цих пристроїв відстає від створення біосумісних і біорозкладаних датчиків і схемних блоків.
Як працює пристрій
Хоча вже існують біорозкладні блоки живлення, зазвичай ними можна користуватись лише одноразово. При цьому вони не виробляють достатньо електроенергії для біомедичних застосувань.
Водночас блоки живлення, підключені до трансдермальних зарядних пристроїв, можуть спровокувати запалення. А блоки, що живляться від батарей, які не перезаряджаються, можуть потребувати хірургічної заміни. Це може спричинити серйозні ускладнення.
Щоб розв’язати цю проблему, вчені створили бездротову імплантовану систему живлення з «одночасно високою продуктивністю накопичення енергії та сприятливими властивостями взаємодії з тканинами». Оскільки її м’який і гнучкий дизайн дозволяє адаптуватися до форми тканини та органів.
Читайте також: Створено окуляри, які дозволять незрячим «бачити» за допомогою звуків
«Пристрій бездротового живлення складається з магнієвої котушки, яка заряджає пристрій, коли зовнішня передавальна котушка розміщується поверх шкіри над імплантатом. Потужність, отримана магнієвою котушкою, проходить через ланцюг, перш ніж потрапити в модуль накопичення енергії, що складається з цинк-іонних гібридних суперконденсаторів», — пояснюють дослідники.
Суперконденсатори зберігають енергію як електричну, на відміну від батарей, які зберігають її як хімічну енергію. Суперконденсатори зберігають менше енергії на одиницю, але мають високу щільність потужності. Тому вони можуть постійно виділяти велику кількість енергії.
Ця енергія може проходити через схему безпосередньо в підключений біоелектронний пристрій, а також в суперконденсатор, де вона зберігається для забезпечення постійної, надійної вихідної потужності після завершення зарядки.
І цинк, і магній необхідні людському організму. При цьому їх кількість, що міститься в пристрої, є нижчою від щоденного споживання. Це робить розчинні імплантати біосумісними. Весь пристрій інкапсульовано в полімер і віск, які можуть згинатися і скручуватися відповідно до структури тканини, в яку він поміщений.
Бездротова система живлення для імплантації в тіло. Фото: lzu.edu.cn
Випробування пристрою
Щоб продемонструвати функціональність джерела живлення, дослідники з’єднали складені суперконденсатори з приймальною котушкою та біологічно розкладаним пристроєм доставки ліків.
Цей пристрій, що містить протизапальний препарат, імплантували щурам із лихоманкою, викликаною дріжджами. Протягом 12 годин моніторингу температура в групі без імплантатів була значно вищою, ніж у групі з імплантатом.
Результати випробування також показали, що пристрій може ефективно працювати близько 10 днів, після чого повністю розчиняється протягом 2 місяців.
Цікаве по темі: Створено навушники з алгоритмом, який керує 20 видами звуків
Вчені звертають увагу, що тривалість часу, протягом якого пристрій працюватиме, можна збільшити або зменшити шляхом зміни товщини та хімічного складу шару інкапсуляції.
Зазначається, що системи доставки ліків можуть бути інтегровані в різні тканини та органи в організмі та грати життєво важливу роль у локалізованій доставці ліків на вимогу та терапії.
Водночас все ще є проблема вмикання та вимикання пристрою. Оскільки він зупинявся лише тоді, коли розряджався. Але дослідники кажуть, що контрольований запуск заряджання може контролювати тривалість увімкнення та вимкнення.
Не дивлячись на всі нюанси, науковці стверджують, що створений прототип є важливим кроком вперед у розвитку широкого спектра перехідних імплантованих біоелектронних пристроїв.
Раніше ми писали, що вчені з Дюкського університету розробили імплант для мозку, за допомогою якого можна спілкуватись лише на основі думок. Пристрій повинен допомогти людям, які страждають на мовні розлади або нездатні на вербальне спілкування з тих чи інших причин.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Google Chrome додає функцію читання вебсторінка вголос
Alibaba запустила моделі ШІ, які розуміють візуальний контент
Lenovo представляє споживчі AR-окуляри, які можна прив’язати до iPhone
