Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и дефибрилляторы — все эти устройства необходимы для спасения жизней, но для их работы требуется источник питания. Батареи имеют большие размеры, со временем разряжаются, а попытки уменьшить их размер часто приводят к снижению емкости. Группа инженеров под руководством Массачусетского университета в Амхерсте предложила решение, которое может освободить имплантируемую электронику от необходимости в аккумуляторах. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Суть идеи заключается в использовании энергии, производимой клетками человеческого тела. Каждая клетка функционирует как мини-электростанция: часть энергии является электрической, как, например, нервные импульсы, а другая — механической, как сокращения мышц. Исследователи предложили перейти от централизованного питания на батарейках к распределенному подходу, основанному на биологических принципах.
Для создания устройства ученые использовали тонкие ленты из цирконата-титаната свинца (ЦТС), которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Эти ленты были нанесены на гибкую полимерную платформу, после чего ее засеяли человеческими кардиомиоцитами — клетками сердечной ткани. В процессе роста клетки интегрировались в платформу, образовав устройство, которое выглядит как живая ткань, но функционирует как аккумулятор, не требующий замены.
Человеческое тело работает непрерывно, и каждая клетка вырабатывает собственную энергию. Новая система демонстрирует плотность мощности в десять раз выше, чем у устройств с централизованным питанием. Благодаря тонким пленкам их можно укладывать в несколько слоев, увеличивая доступную энергию, не теряя гибкости и целостности устройства. Система является максимально неинвазивной: поскольку устройство существует на клеточном уровне, организм воспринимает его как свою ткань и не отторгает. Хотя технология пока проверена только в лабораторных условиях, ее перспективы очевидны — медицинские имплантаты будущего могут работать без батарей.
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.