На кінчику голки: учені створили найменший медичний чіп у світі

Інженери Колумбійського університету розробили найменшу однокристальну систему, з коли-небудь створених. Її можна буде імплантувати за допомогою голки для підшкірних ін'єкцій для вимірювання температури всередині тіла і, можливо, багато чого іншого.

Про це повідомляє видання Science Advances.

Від імплантатів розміром з божу корівку, які відстежують рівень кисню в тканинах тіла, до крихітних датчиків "нейронного пилу", які відстежують нервові сигнали в режимі реального часу, — такі досягнення вчених, які працюють на стику високих технологій, інженерії та медицини. Імплант, розроблений дослідниками з Колумбійського університету, відкриває нові горизонти, адже їм вдалося створити найменшу однокристальну систему у світі, яка представляє собою повністю функціональну електронну схему із загальним обсягом менше 0,1 мм 3.

Чіп, розміром з пилового кліща, має форму куба, кожна грань якого заввишки 0,3 мм. Побачити його можна тільки під мікроскопом. Ученим знадобилося застосувати кмітливість, проектуючи його.

У звичайній електроніці електромагнітні радіосигнали передаються і приймаються за допомогою радіочастотних модулів, але в мініатюрній електроніці використовувати їх не можна, тому що довжина хвиль занадто велика для таких маленьких пристроїв. Довжина ультразвукових хвиль набагато менша, оскільки швидкість звуку набагато повільніша за швидкість світла, на яку поширюються електромагнітні хвилі. Саме з цих міркувань команда оснастила свій чіп п'єзоелектричним перетворювачем, який діє як антена для забезпечення бездротового харчування і зв'язку за допомогою ультразвуку. Також чіп має малопотужний датчик температури. У результаті пристрій працює як датчик для вимірювання температури тіла в реальному часі. Більше того, він здатний контролювати температуру тіла, а також її коливання, викликані терапевтичним застосуванням ультразвуку.

Можливості імплантату були продемонстровані на живих мишах, де він використовувався для ультразвукової нейростимуляції. Мишам імплантували по сім чіпів за допомогою внутрішньом'язової ін'єкції, зробленої звичайним медичним шприцом.

Учені поставили за мету створити чіпи, які після імплантування змогли б передавати по бездротовій мережі інформацію про всі дані, зібрані за допомогою ультразвуку, наприклад, про рівень глюкози в крові, артеріальний тиск, роботу дихальних органів. А в нинішній модифікації здатності чіпа обмежені.

"Це повинно стати революційним кроком у галузі розробки бездротових мініатюрних імплантованих медичних пристроїв", — висловив надію керівник дослідження Кен Шепард.

Раніше ми повідомляли про те, що IBM створила мікрочіпи, які можуть вміститися в людській ДНК.