Китайські вчені з Університету Ланьчжоу створили біорозкладний бездротовий пристрій для приймання та зберігання енергії, який може живити біоелектронні імплантати, наприклад, повністю біорозкладні системи доставлення ліків всередину організму.
Про це повідомляє South China Morning Post.
Імплантовані біоелектронні системи, як-от датчики моніторингу та імплантати для доставлення ліків, являють собою мінімально інвазивні та надійні способи точного моніторингу та лікування пацієнтів. Але, як вказують дослідники, розроблення модулів живлення для роботи цих пристроїв відстає від створення біосумісних і біорозкладних датчиків та схемних блоків. За їхніми словами, хоча існують біорозкладні блоки живлення, їх часто можна використовувати тільки один раз, і вони виробляють недостатньо енергії для біомедичних застосувань.
Тим часом блоки живлення, під’єднані до трансдермальних зарядних пристроїв, можуть спричинити запалення, а блоки живлення, які працюють від батарей, які не можна перезаряджати, можливо, доведеться замінювати хірургічним шляхом, що може спричинити ускладнення. Щоб усунути цю прогалину, дослідники запропонували бездротову енергетичну систему, що імплантується, з одночасно високою продуктивністю зберігання енергії та бажаними властивостями взаємодії з тканинами, оскільки її м’яка та гнучка конструкція дає змогу їй адаптуватися до форми тканин і органів.
Пристрій бездротового джерела живлення складається з магнієвої котушки, яка заряджає пристрій, коли зовнішня передавальна котушка поміщається на шкіру над імплантатом. Енергія, одержувана магнієвою котушкою, проходить через ланцюг, перш ніж потрапити в модуль накопичення енергії, що складається з гібридних суперконденсаторів з іонами цинку.
Суперконденсатори зберігають енергію у вигляді електричної енергії, на відміну від батарей, які зберігають її у вигляді хімічної енергії. Суперконденсатори зберігають менше енергії на одиницю, вони мають високу питому потужність і, отже, можуть постійно розряджати велику кількість енергії. Енергія може проходити через схему безпосередньо в під’єднаний біоелектронний пристрій, а також у суперконденсатор, де вона зберігається, “щоб забезпечити постійну та надійну вихідну потужність” після завершення заряджання.
І цинк, і магній необхідні людському організму, і дослідники зазначають, що їхня кількість, яка міститься в пристрої, нижча за рівень щоденного споживання, що робить розчинні імплантати біосумісними. Весь пристрій укладено в полімер і віск, які можуть гнутися і скручуватися залежно від структури тканини, в якій він знаходиться.
Дослідники заявили, що, як і раніше, існує проблема з увімкненням і вимкненням пристрою, оскільки він зупиняється тільки тоді, коли в нього закінчується заряд, але вони стверджують, що контрольований запуск зарядки може контролювати тривалість ввімкнення–вимкнення. Проте вчені кажуть, що прототип “є важливим кроком уперед у просуванні широкого спектра тимчасових біоелектронних пристроїв, що імплантуються, з їхнім потенціалом забезпечення ефективних і надійних енергетичних рішень”.
