Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и дефибрилляторы являются важными устройствами, способствующими спасению жизней, однако все они требуют источника питания. Стандартные батареи имеют значительные размеры, со временем разряжаются, а попытки уменьшить их размер часто приводят к снижению емкости. Группа инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте разработала решение, которое может полностью освободить имплантируемую электронику от необходимости использования аккумуляторов. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Предложенный подход заключается в использовании энергии, вырабатываемой клетками человеческого тела. Каждая клетка функционирует как мини-электростанция, преобразующая как электрическую энергию (например, нервные импульсы), так и механическую (например, мышечные сокращения). Авторы исследования предлагают перейти от традиционного централизованного питания от батарей к распределенному подходу, основанному на биологических принципах.
Для создания устройства исследователи использовали тонкие ленты из цирконата-титаната свинца (ЦТС), которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Эти ленты были нанесены на гибкую полимерную платформу, которая затем была заселена человеческими кардиомиоцитами — клетками сердечной ткани. В процессе роста клетки интегрировались в платформу, сформировав устройство, напоминающее живую ткань, и работающее как аккумулятор, который не требует замены.
Человеческое тело функционирует непрерывно, и каждая клетка производит собственную энергию. Новая система демонстрирует плотность мощности в десять раз выше, чем у устройств с централизованным питанием. Учитывая, что пленки очень тонкие, их можно накладывать в несколько слоев, увеличивая доступную энергию, сохраняя при этом гибкость и целостность устройства. Эта система является максимально неинвазивной: так как устройство существует на клеточном уровне, организм воспринимает его как свою собственную ткань, что исключает возможность отторжения. Хотя технология была протестирована только в лабораторных условиях, ее перспективы становятся очевидными: медицинские имплантаты будущего могут функционировать без необходимости в батарейках.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
Ранее Наука Mail сообщала о представлении самого маленького в мире кардиостимулятора.
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.