Кардиостимуляторы, кохлеарные имплантаты и дефибрилляторы — все эти устройства спасают жизни, но для их работы необходим источник питания. Батареи часто являются громоздкими, со временем разряжаются, и попытки уменьшить их размер приводят к снижению емкости. Группа инженеров из Массачусетского университета в Амхерсте предложила решение, способное освободить имплантируемую электронику от необходимости в аккумуляторах. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Суть их идеи заключается в использовании энергии, которую вырабатывают клетки человеческого тела. Каждая клетка является мини-электростанцией: часть энергии электрическая, как нервные импульсы, а другая часть механическая, как сокращения мышц. Исследователи предложили перейти от традиционного централизованного питания на батарейках к распределенному подходу, основанному на биологических принципах.
Для создания устройства были использованы тонкие ленты из цирконата-титаната свинца (ЦТС), которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Эти ленты нанесли на гибкую полимерную платформу и затем засеяли человеческими кардиомиоцитами — клетками сердечной ткани. По мере роста клетки вплетались в платформу, формируя устройство, которое выглядит как живая ткань, но функционирует как аккумулятор, не требующий замены.
Тело человека работает непрерывно, и каждая клетка производит свою собственную энергию. Новая система генерирует плотность мощности в десять раз выше, чем устройства с централизованным питанием. Ультратонкие пленки можно укладывать слоями, увеличивая доступную энергию без потери гибкости и целостности устройства. Система является максимально неинвазивной: так как устройство существует на клеточном уровне, организм воспринимает его как свою собственную ткань и не отторгает. Технология проверена лишь в лабораторных условиях, но имеет очевидные перспективы — медицинские имплантаты будущего могут работать без батареек.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
Ранее Наука Mail сообщала о создании 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.