Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и дефибрилляторы спасают жизни, но им необходим источник питания. Батареи имеют большие размеры, со временем разряжаются, а попытки уменьшить их размер приводят к снижению емкости. Группа инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте предложила решение, которое может освободить имплантируемую электронику от необходимости использования аккумуляторов. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Идея заключается в использовании энергии, которая вырабатывается клетками человеческого организма. Каждая клетка является мини-электростанцией: она генерирует электрическую энергию, например, для нервных импульсов, и механическую, как при сокращениях мышц. Авторы предложили перейти от традиционного централизованного питания на батареях к распределенной системе, основанной на биологических принципах.
Для создания устройства исследователи использовали тонкие ленты из цирконата-титаната свинца, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Эти ленты были нанесены на гибкую полимерную платформу и засеяны человеческими кардиомиоцитами — клетками сердечной ткани. В процессе роста клетки интегрировались в платформу, образовав устройство, которое выглядит как живая ткань и функционирует как аккумулятор, не требующий замены.
Человеческое тело работает непрерывно, и каждая клетка производит свою энергию. Новая система генерирует плотность мощности в десять раз выше, чем традиционные устройства с централизованным питанием. Благодаря тонким пленкам можно укладывать их в несколько слоев, увеличивая доступную энергию без потери гибкости и целостности устройства.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
Система является максимально неинвазивной: так как устройство существует на клеточном уровне, организм воспринимает его как собственную ткань, что снижает риск отторжения. Хотя технология была протестирована только в лабораторных условиях, ее перспективы очевидны — медицинские имплантаты будущего могут работать без аккумуляторов.
Ранее Наука Mail сообщала о самом маленьком в мире кардиостимуляторе.
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.