Имплантаты смогут работать на протяжении всей жизни человека

Американские учёные и их китайские коллеги разработали устройство, которое поможет заряжать кардиостимуляторы и другие имплантируемые устройства прямо от внутренних органов

(фото University of Illinois, University of Arizona).

В современной клинической практике медики используют массу имплантируемых устройств, которые необходимы для поддержания жизни пациентов. Такие электронные приборы как кардиостимуляторы, пульсометры, кардиовертердефибрилляторы и нервные стимуляторы обычно питаются от аккумуляторов. Когда батарея разряжается, пациенту приходится снова идти на операцию для её замены.

В этой связи большой интерес представляют альтернативные источники энергии, которые могли бы использовать для подпитки естественные процессы, происходящие в живом организме. Именно такие устройства помогут избежать многократного хирургического вмешательства после имплантации и будут функционировать на протяжении всей жизни человека.

Сейчас разные группы специалистов в мире работают над подобными устройствами, однако пока все они ещё не доработаны и слишком слабы, чтобы стать источником питания для реального имплантируемого устройства.

Команда исследователей из нескольких американских университетов и их китайские коллеги, работающие под руководством Джона Роджерса (John Rogers) из университета Иллинойса, существенно продвинулись в этом направлении. Они создали устройства, которые при закреплении на сердце, лёгких или диафрагме могут заряжаться от их постоянного движения. В основе этих небольших приборов лежит пьезоэлектрик − материал, в котором при сгибании и разгибании возникает электрический заряд.

Американские учёные и их китайские коллеги разработали устройство, которое поможет заряжать кардиостимуляторы и другие имплантируемые устройства прямо от внутренних органов
Американские учёные и их китайские коллеги разработали устройство, которое поможет заряжать кардиостимуляторы и другие имплантируемые устройства прямо от внутренних органов
(фото University of Illinois, University of Arizona).

Согласно описанию устройства, которое опубликовано в статье в журнале PNAS, его главной частью является лента цирконат-титаната свинца (ЦТС) толщиной в несколько нанометров, которая покрыта гибким биосовместимым пластиком. Именно ЦТС и является пьезоэлектриком. Также в состав прибора входят выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный, и аккумулятор.

Первые испытания своего устройства команда исследователей проводила на сердце коров и других крупных животных, сопоставимых по размеру с человеком. Уже это является большим достижением, поскольку ранее эксперименты проводились на более мелких видах.

Новая система оказалась способной генерировать мощность в 0,2 микроватта на квадратный сантиметр пьезоэлектрика. Этого вполне достаточно, чтобы запускать работу и поддерживать функционирование обычного кардиостимулятора. А в случае необходимости выработки большего количества энергии, достаточно будет просто увеличить площадь ленты.

Учёные отмечают, что на данный момент устройство не готово к клиническим испытаниям на людях, поскольку исследователям ещё предстоит выяснить, не оказывает ли их изобретение негативного влияния на организм при длительном использовании. В частности, необходимо определить, насколько целесообразно присутствие токсичного свинца в непосредственной близости от жизненно важных органов.

Также по теме:
Кожный пигмент использовали для создания биоаккумулятора
Новое устройство работает от природной батареи уха
Разработка сибирских учёных позаботится о сердце
Впервые полностью искусственное сердце успешно пересадили пациенту
Специалисты MIT соединили живую ткань и электронику
Американцы создали исчезающие электронные микросхемы
Инженеры представили растягивающийся в три раза аккумулятор