Китайские ученые создали биоразлагаемое беспроводное устройство для приема и хранения энергии, которое может питать биоэлектронные имплантаты, например полностью биоразлагаемые системы доставки лекарств. Об этом сообщило South China Morning Post.
Имплантируемые биоэлектронные системы — это, например, датчики мониторинга и имплантаты для доставки лекарств в организм пациента. Проблемой таких устройств являются модули питания. Хотя биоразлагаемые блоки питания существуют, их зачастую можно использовать только раз, и они производят недостаточно энергии для биомедицинских применений. Они также могут вызывать воспаление, а заменять их нужно хирургическим путем.
Теперь ученые предложили беспроводную имплантируемую энергетическую систему. Она состоит из магниевой катушки, которая заряжает устройство, когда внешняя катушка помещается на кожу над имплантатом.
Полученная энергия проходит через цепь и поступает в модуль накопления энергии, состоящий из суперконденсаторов с ионами цинка. Они хранят энергию в виде электрической, в отличие от обычных батарей, которые хранят энергию в химическом виде. Хотя суперконденсаторы хранят меньше энергии на единицу, они обладают высокой плотностью мощности, что позволяет постоянно выдавать большое количество энергии.
Оптимальные концентрации цинка и магния делают растворимые имплантаты биосовместимыми. Все устройство заключено в полимер и воск, за счет чего оно гнется и скручивается в зависимости от структуры ткани, в которой оно находится.
Испытания устройства на крысах показали, что оно может эффективно работать до 10 дней и полностью растворяется в течение двух месяцев.
Продолжительность времени, в течение которого устройство функционирует, можно изменить, настроив толщину и химический состав защитного слоя.
Есть проблема с включением и выключением устройства, так как оно останавливается только при исчерпании заряда. Но, используя контролируемый запуск зарядки, можно управлять длительностью работы устройства.
В исследовании говорится, что представленный прототип — это важный шаг вперед в продвижении широкого спектра временных имплантируемых биоэлектронных устройств.
