Исследователи из Института науки и технологий Кванджу в Южной Корее разработали метод беспроводного питания имплантированных устройств с помощью света. Этот метод включает в себя патч на микро-светодиодах для передачи света через кожу и фотоэлектрическую систему на имплантированных устройствах, которые могут превращать этот свет в электричество. Эта технология может помочь исследователям разрабатывать устройства, для которых не нужны батареи, избавляя от необходимости извлекать и заменять их, когда батареи разряжены.

Имплантируемые электронные медицинские устройства оказали значительное влияние на здравоохранение, особенно на долгосрочное лечение хронических заболеваний. К таким устройствам относятся старые фавориты, в том числе кардиостимулятор, и находящиеся в разработке, например, искусственная поджелудочная железа. Однако обычным камнем преткновения для этих устройств, особенно тех, которые предназначены для долгосрочной имплантации, является их источник питания.

«Одно из важнейших требований к биомедицинским электронным имплантатам — обеспечить стабильную электроэнергию для продления здоровой жизни без операций по замене батарей», — говорит Джонхо Ли, исследователь, участвовавший в исследовании. «В настоящее время отсутствие надежного источника питания ограничивает функциональность и производительность имплантатов. Если мы сможем обеспечить достаточное количество электроэнергии в нашем теле, можно будет разработать новые типы медицинских имплантатов с разнообразными функциями и высокими характеристиками ».

В настоящее время электронные имплантаты должны получать питание либо от внешних проводов, которые проникают через кожу и представляют опасность заражения, либо от внутренней батареи. Уже используются некоторые беспроводные технологии, такие как индуктивная связь, но обычно они безопасны только при более низких уровнях мощности. С другой стороны, внутренние батареи могут иметь значительный срок службы, но в конечном итоге они разрядятся, что потребует хирургической процедуры для их замены. Это неудобно для пациентов, а также сопряжено с риском заражения и других осложнений.

Чтобы устранить эти ограничения, корейские исследователи разработали метод беспроводного питания имплантированных устройств с использованием имплантируемого эквивалента солнечных батарей. Методика, описанная в Proceedings of the National Academy of Sciences , основана на внешнем источнике света в виде микросветодиода, который прикрепляется к коже выше того места, где находится имплантированное устройство.

В пластыре используется полупрозрачная природа ткани, которая в некоторой степени позволяет свету проникать — подумайте о свечении, которое возникает, когда свет от фонарика, прижатого к вашим пальцам, проходит через вашу кожу.

Второй компонент — это фотоэлектрическая система, которая прикрепляется к имплантированному устройству и использует свет, проходящий через кожу, для выработки электричества. На данный момент исследователи протестировали систему на мышах и продемонстрировали, что она может успешно питать имплантированное устройство.

«Эти результаты делают возможным долгосрочное использование имеющихся в настоящее время имплантатов, а также ускоряют появление новых типов электрических имплантатов, которые требуют более высокой мощности для обеспечения разнообразных, удобных диагностических и терапевтических функций в организме человека», — сказал Ли.