Нанороботы и имплантаты научились передавать данные через молекулы в крови

Ученые из Политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали инновационную систему, позволяющую нанороботам и биомедицинским имплантатам общаться внутри человеческого тела путем высвобождения молекул в кровоток. Этот метод мог бы существенно улучшить способы лечения болезней и мониторинга активности внутренних органов.

Современные биомедицинские имплантаты уже активно используются для наблюдения за работой сердца или мозга, а также в исследованиях по борьбе с болезнями с помощью нанороботов. Однако ключевой проблемой таких систем является их коммуникация в теле человека. Традиционные проводные и беспроводные технологии, такие как радио, свет или Bluetooth, неэффективно работают через человеческие ткани.

Новая система, названная "биомолекулярная связь", позволяет устройствам передавать данные, кодируя их в молекулах, которые затем перемещаются по кровотоку. Присутствие определенной молекулы интерпретируется как "1", а ее отсутствие — как "0".

Хайтам Аль Хассаниех, один из авторов исследования, объясняет: "Биомолекулярная связь — это наиболее подходящий подход для связи нано-имплантатов. Это удивительная идея — отправлять данные, кодируя их в молекулах, которые затем перемещаются по кровотоку, подобно гормонам, направляя их и контролируя высвобождение лекарственных веществ."

Исследователи адаптировали техники электронной связи, такие как обнаружение пакетов, оценка канала, а также схемы кодирования и декодирования, для преодоления биологических проблем, таких как нестабильные каналы, отсутствие синхронизации и обратной связи.

Технология была протестирована в лаборатории на синтетической модели кровеносной системы, состоящей из трубок и насосов, имитирующих кровеносные сосуды и сердце. Она показала эффективность с четырьмя устройствами, передающими молекулярные сигналы одновременно, превосходя существующие методы.

Несмотря на успех в лабораторных испытаниях, ученые признают, что реальное применение в клинических условиях потребует учета гораздо большего количества факторов. Тем не менее, они считают этот прорыв обнадеживающим первым шагом на пути к реализации этой цели. Другие ученые также добились успехов в передаче данных через обмен ионами в человеческих тканях.