Ученые придумали беспроводную зарядку для вживления в тело: как ее можно применять

Китайские ученые из Университета Ланьчжоу создали биоразлагаемое беспроводное устройство для приема и хранения энергии, которое может питать биоэлектронные имплантаты, например, полностью биоразлагаемые системы доставки лекарств внутрь организма. Об этом сообщает South China Morning Post.

Имплантируемые биоэлектронные системы, такие как датчики мониторинга и имплантаты для доставки лекарств, представляют собой минимально инвазивные и надежные способы точного мониторинга и лечения пациентов. Но, как указывают исследователи, разработка модулей питания для работы этих устройств отстает от создания биосовместимых и биоразлагаемых датчиков и схемных блоков. По их словам, хотя существуют биоразлагаемые блоки питания, их часто можно использовать только один раз, и они производят недостаточно энергии для биомедицинских применений.

Между тем, блоки питания, подключенные к трансдермальным зарядным устройствам, могут вызвать воспаление, а блоки питания, работающие от неперезаряжаемых батарей, возможно, придется заменять хирургическим путем, что может вызвать осложнения. Чтобы устранить этот пробел, исследователи предложили беспроводную имплантируемую энергетическую систему с одновременно высокой производительностью хранения энергии и предпочтительными свойствами взаимодействия с тканями, поскольку ее мягкая и гибкая конструкция позволяет ей адаптироваться к форме тканей и органов.

Устройство беспроводного источника питания состоит из магниевой катушки, которая заряжает устройство, когда внешняя передающая катушка помещается на кожу над имплантатом. Энергия, получаемая магниевой катушкой, проходит через цепь, прежде чем попасть в модуль накопления энергии, состоящий из гибридных суперконденсаторов с ионами цинка.

Суперконденсаторы хранят энергию в виде электрической энергии, в отличие от батарей, которые хранят ее в виде химической энергии. Суперконденсаторы хранят меньше энергии на единицу, они имеют высокую удельную мощность и, следовательно, могут постоянно разряжать большое количество энергии. Энергия может проходить через схему непосредственно в подключенное биоэлектронное устройство, а также в суперконденсатор, где она хранится "чтобы обеспечить постоянную и надежную выходную мощность" после завершения зарядки.

И цинк, и магний необходимы человеческому организму, и исследователи отмечают, что их количество, содержащееся в устройстве, ниже уровня ежедневного потребления, что делает растворимые имплантаты биосовместимыми. Все устройство заключено в полимер и воск, которые могут гнуться и скручиваться в зависимости от структуры ткани, в которой оно находится.

Исследователи заявили, что по-прежнему существует проблема с включением и выключением устройства, поскольку оно останавливается только тогда, когда у него заканчивается заряд, но они утверждают, что контролируемый запуск зарядки может контролировать продолжительность включения–выключения. Тем не менее ученые говорят, что прототип "представляет собой важный шаг вперед в продвижении широкого спектра временных имплантируемых биоэлектронных устройств с их потенциалом обеспечения эффективных и надежных энергетических решений".

Ранее Фокус сообщал, что ученые получили энергию из сточных вод. Бактерии E. coli прекрасно размножаются в любой грязной воде и генерируют электроэнергию. Их хотят использовать для аккумуляторов и биосенсоров.