Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и дефибрилляторы являются жизненно важными устройствами, однако все они требуют источника питания. Батареи часто бывают громоздкими, со временем разряжаются, а попытки уменьшить их размер часто приводят к снижению емкости. Инженеры из Массачусетского университета в Амхерсте предложили решение, способное освободить имплантируемую электронику от необходимости в аккумуляторах. Результаты работы были опубликованы в журнале Science Advances.
Предложенная идея заключается в использовании энергии, вырабатываемой клетками человеческого тела. Каждая клетка функционирует как мини-электростанция, генерируя как электрическую, так и механическую энергию, например, в процессе сокращения мышц. Исследователи предложили переход от традиционного централизованного питания к распределенному, основываясь на биологических принципах.
Для разработки устройства были использованы тонкие ленты из цирконата-титаната свинца (ЦТС), которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Эти ленты нанесли на гибкую полимерную платформу, которая затем была заселена человеческими кардиомиоцитами — клетками сердечной ткани. В процессе роста клетки интегрировались в платформу, создавая устройство, похожее на живую ткань, но функционирующее как аккумулятор, не требующий замены.
Человеческое тело работает непрерывно, и каждая клетка производит собственную энергию. Новая система демонстрирует плотность мощности, в десять раз превышающую показатели устройств с централизованным питанием. Ультратонкие пленки можно укладывать слоями, что позволяет увеличивать доступную энергию без потери гибкости и целостности устройства. Система является максимально неинвазивной, так как организм воспринимает устройство на клеточном уровне как родную ткань, что снижает риск отторжения. На данный момент технология протестирована только в лабораторных условиях, но ее перспективы открывают возможность для создания медицинских имплантатов будущего, работающих без батареек.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
Ранее Наука Mail сообщала о том, что ученые представили самый маленький в мире кардиостимулятор.
Фото: hi-tech.mail.ru
Материалы проходят проверку с учетом современных клинических рекомендаций, научных данных и практического опыта врачей. Основная задача Медколлегии — обеспечить достоверность, актуальность и понятность медицинской информации для пользователей.