Кардиостимуляторы зарядятся фотонной энергией

Самое важное требование к биомедицинским электронным имплантатам — это наличие постоянной электроэнергии для продления жизни человека без операций по замене батарей в устройстве. К сожалению, одна из проблем вживленных имплантатов, в частности, кардиостимуляторов, заключается в том, что, когда их батареи садятся, то заменять их приходится посредством хирургического вмешательства. Новое исследование утверждает, что в будущем перезарядить батареи получится, просто излучая свет на кожу пациента. Работа опубликована в журнале PNAS.

Система состоит из источника фотонов — гибкого пластыря, прикрепляемого к коже, на котором закреплены микроскопические светодиоды, и специального фотоэлектрического устройства, интегрированного в гибкий медицинский имплантат. Ученые учитывали тот факт, что кардиостимуляторы обычно расположены непосредственно под кожей.

Новая технология обеспечивает устойчивое питание батарей кардиостимуляторов прямо через живые ткани

Когда пластырь контактирует с кожей, то включаются светодиоды и он начинает активно испускать фотоны, которые способны проникать через живые ткани пациента. А эти фотоны, в свою очередь, захватывает фотоэлектрическое устройство в медицинском имплантате. В ответ на это генерируется электрический ток, который используется для подзарядки аккумулятора имплантата.

Прототип этой системы уже был протестирован на мышах в лабораторных условиях. В результате разработчикам удалось успешно зарядить имплантаты в организме животных при разных условиях окружающей среды. Было обеспечено устойчивое питание батарей имплантатов сквозь живые человеческие ткани при механической и термической совместимости системы с этими тканями. Также исследователи продемонстрировали, что система передачи активной фотонной энергии может использоваться для имплантируемой медицинской электроники независимо от погоды, наличия одежды, местонахождения человека (в помещении или на улице), времени суток и т. д.

Авторы исследования считают, что в дальнейшем новая технология поможет не только полностью уйти от необходимости хирургического удаления имплантатов для замены в них аккумуляторов, но и позволит создавать новые типы имплантатов с более высокими требованиями к мощности.

«В настоящее время отсутствие надежного источника питания ограничивает функциональность и производительность имплантатов, — говорит профессор Джангху Ли (Jongho Lee), ведущий автор исследования. — Если удастся получить достаточное количество электроэнергии прямо в теле, могут быть разработаны новые типы медицинских имплантатов с разнообразными функциями и высокой эффективностью».