Ученые создали беспроводное зарядное устройство, которое может безопасно оставаться в организме человека

Китайские ученые разработали биоразлагаемое беспроводное устройство для приема и хранения энергии, которое может питать биоэлектронные имплантаты, такие как полностью биоразлагаемые системы доставки лекарств. Биоэлектронные имплантаты, включая сенсоры для мониторинга и имплантаты для доставки лекарств, представляют собой минимально инвазивные и надежные методы точного контроля и лечения пациентов.

Согласно статье , опубликованной в четверг в журнале Science Advances и возглавляемой исследователями из Ланьчжоуского университета, разработка модулей питания для этих устройств отстает от создания биосовместимых и биоразлагаемых сенсоров и схем.

Существующие биоразлагаемые блоки питания часто используются только один раз и имеют недостаточную мощность для биомедицинских приложений. В то же время блоки питания, подключенные к трансдермальным зарядным устройствам, могут вызывать воспаления, а не подлежащие перезарядке батареи могут требовать хирургической замены, что связано с определенными рисками.

Для решения этой проблемы исследователи предложили беспроводную имплантируемую систему питания с высокой эффективностью хранения энергии и удобной для тканей конструкцией. Это устройство, созданное китайскими учеными, биоразлагаемое и беспроводное. Оно состоит из катушки из магния, которая заряжает устройство, когда внешняя передающая катушка помещается на кожу над имплантатом.

Полученная энергия проходит через цепь в модуль хранения энергии, состоящий из гибридных суперконденсаторов на основе цинка. В отличие от батарей, которые хранят энергию в химической форме, суперконденсаторы хранят ее в виде электрической энергии.

Прототип системы питания, интегрированный в гибкий биоразлагаемый чип-подобный имплантат, объединяет в себе сбор и хранение энергии. Энергия может передаваться непосредственно в подключенное биоэлектронное устройство, а также в суперконденсатор, где она хранится для обеспечения постоянного и надежного источника питания после завершения зарядки.

Цинк и магний, входящие в состав устройства, являются важными для человеческого организма элементами, и их количество в имплантате находится ниже уровня ежедневного потребления, что делает имплантаты биосовместимыми.

Полимерная и восковая оболочка устройства позволяет ему гнуться и скручиваться в соответствии со структурой ткани, в которую оно имплантируется. Тесты на крысах показали, что устройство может эффективно работать до 10 дней и полностью растворяется в течение двух месяцев.

Время работы устройства может быть изменено путем корректировки толщины и химического состава защитного слоя. Системы доставки лекарств могут быть интегрированы в различные ткани и органы тела, играя ключевую роль в локализованной доставке лекарств по запросу и терапии.