Οι επιστήμονες δημιούργησαν μια συσκευή ασύρματης φόρτισης που θα μπορούσε να τοποθετηθεί κάτω από το δέρμα. Μέχρι στιγμής, έχει δοκιμαστεί μόνο σε τρωκτικά, αλλά εάν η έρευνα παρακολούθησης σε ανθρώπους είναι επιτυχής, αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι τα ιατρικά εμφυτεύματα χάνουν τις βαριές μπαταρίες και την καλωδίωση που συνοδεύουν.

Οι περισσότερες βιοηλεκτρονικές συσκευές, όπως αισθητήρες ή συστήματα χορήγησης φαρμάκων, συχνά περιορίζονται από τη χωρητικότητα των ενσωματωμένων μπαταριών. Μπορούν επίσης συχνά να συνδεθούν σε ένα εξωτερικό τροφοδοτικό — αλλά αυτό κινδυνεύει να προκαλέσει μόλυνση, ειδικά εάν ο ασθενής χρειάζεται χειρουργική επέμβαση για αφαίρεση ή αντικατάσταση εξαρτημάτων.

Για να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα, οι επιστήμονες κατασκεύασαν ένα πρωτότυπο τσιπ ασύρματης φόρτισης που μπορεί να ενσωματωθεί κάτω από το δέρμα. Το πρωτότυπο, που δοκιμάστηκε σε αρουραίους, μπορεί είτε να μεταφέρει ασύρματα ενέργεια μέσω του σώματος είτε να συλλέξει ενέργεια από το σώμα.

Το εύκαμπτο και μαλακό τσιπ κάτω από το δέρμα μπορεί επίσης να προσαρμοστεί στο σχήμα του ιστού κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας και είναι βιοδιασπώμενο, έγραψαν οι ερευνητές σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στις 15 Νοεμβρίου στο περιοδικό Science Advances.

“Το πρωτότυπο σύστημα τροφοδοσίας μας, αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για την προώθηση ενός ευρέος φάσματος βιο-αποδομήσιμων εμφυτεύσιμων ιατρικών συσκευών, με τις δυνατότητές του να παρέχει αποτελεσματικές και αξιόπιστες ενεργειακές λύσεις”, ανέφερε ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Wei Lan, καθηγητής ηλεκτρονικών στο School of Physical Science και Τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο Lanzhou στην Κίνα, στο Live Science.

Το πρωτότυπο τροφοδοτικό χρησιμοποιεί ένα πηνίο μαγνησίου που φορτίζει όταν ένα δεύτερο πηνίο τοποθετείται πάνω από το δέρμα. Η ισχύς περνά μέσα από ένα κύκλωμα και στη συνέχεια εισέρχεται σε μια μονάδα αποθήκευσης ενέργειας από υβριδικούς πυκνωτές ιόντων ψευδαργύρου.

Σε αντίθεση με τις μπαταρίες, οι οποίες αποθηκεύουν ενέργεια σε χημική μορφή, αυτοί οι υπερπυκνωτές αποθηκεύουν ενέργεια ως ηλεκτρική ενέργεια. Έχουν επίσης υψηλή πυκνότητα ισχύος και μπορούν να εκφορτίσουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας ταυτόχρονα, παρόλο που αποθηκεύουν λιγότερη ενέργεια ανά μονάδα από ό,τι οι μπαταρίες.

Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν αυτό το πρωτότυπο σε ένα βιοδιασπώμενο εμφύτευμα που μοιάζει με τσιπ που συνδύαζε τη συλλογή ενέργειας και την αποθήκευση ενέργειας. Όταν το πρωτότυπο προσαρτήθηκε σε ένα ιατρικό εμφύτευμα, η ισχύς περνούσε μέσω του κυκλώματος απευθείας στη συσκευή και στον πυκνωτή για να εξασφαλιστεί σταθερή παροχή ρεύματος.

Σε αρουραίους, το ασύρματο εμφύτευμα λειτούργησε για έως και 10 ημέρες και διαλύθηκε πλήρως μέσα σε δύο μήνες – αποδεικνύοντας τη βιοδιασπασιμότητά του. Αλλά θα μπορούσε ενδεχομένως να διαρκέσει περισσότερο εάν η ομάδα έκανε πιο χοντρά τα προστατευτικά στρώματα πολυμερούς και κεριού που περικλείουν το σύστημα, είπε ο Lan.

Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης τον ασύρματο φορτιστή ως σύστημα χορήγησης φαρμάκων και παρέδωσαν αντιφλεγμονώδες φάρμακο σε αρουραίους με πυρετό. Μετά από 12 ώρες, οι αρουραίοι που δεν είχαν εμφυτεύματα είχαν πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες σώματος από εκείνους με τα τσιπ, υποδηλώνοντας ότι η συσκευή παρέδιδε με επιτυχία το φάρμακο.

Ωστόσο, το νέο πρωτότυπο θα πρέπει να ξεπεράσει πολλά εμπόδια προτού να είναι έτοιμο να δοκιμαστεί σε ανθρώπους. Στα πειράματα χορήγησης φαρμάκου, σε μερικούς αρουραίους δόθηκαν επίσης μη φορτισμένα εμφυτεύματα με αντιφλεγμονώδη – και οι θερμοκρασίες τους έπεσαν, γεγονός που υποδηλώνει κάποια παθητική απελευθέρωση φαρμάκου. Η ομάδα επίσης δεν έχει κατακτήσει την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση της συσκευής και σταματά να λειτουργεί μόνο όταν τελειώσει η ισχύς του.

Η μελλοντική έρευνα θα χρειαστεί επίσης να εξετάσει το μέγεθος και την πλήρη βιοδιασπασιμότητα της συσκευής.

«Προς το παρόν, το μέγεθος του συστήματος είναι ακόμα σχετικά μεγάλο και περιέχει μια μικρή μονάδα ανορθωτή [η οποία μετατρέπεται μεταξύ AC και DC] και η σταθερότητα πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω», είπε ο Lan. «Υπάρχει ακόμη μια ορισμένη απόσταση για να επιτευχθούν πραγματικές βιοϊατρικές εφαρμογές».

(photo: pixabay)