Имплантируемые устройства смогут получать энергию от внутренних органов

В будущем имплантируемые водители ритма, дефибрилляторы и другие устройства смогут получать энергию не от батареек с ограниченным сроком жизни, а от собственных органов пациента.

Идея состоит в том, чтобы помещать новые энергопревращающие материалы прямо на поверхности сердца, легких и диафрагмы.

Эти материалы позволят непрерывно трансформировать энергию механических сокращений органов в электрическую энергию для работы имплантируемых устройств.

Результат – постоянная, пожизненная работа устройств без необходимости в периодических рискованных и дорогостоящих операциях для замены элементов питания.

«Как только у водителя ритма истощается батарея, вам требуется операция по ее замене. То же самое касается многих других устройств. Очевидно, что такое положение дел далеко от идеала», - сказал один из изобретателей Джон Роджерс, профессор отделения биоинжиниринга и материаловедения Иллинойского университета.



«На протяжении многих лет люди обдумывали разные возможные способы получения энергии внутри тела человека. Одни рассматривали расщепление глюкозы, другие – минимальные температурные изменения в организме. Мы сфокусировались на попытке генерировать энергию из движения. И сейчас, работая с живыми коровами, овцами и свиньями, мы можем продемонстрировать результаты», - добавил Роджерс.

Роджерс со своими коллегами обсудил результаты работы на страницах нового выпуска научного издания Proceedings of the National Academy of Sciences.



Их работа была основана на пьезоэлектрических элементах. Пьезоэлектрический эффект состоит в возникновении электрического заряда в определенных материалах под механическим воздействием.

В данном случае был применен материал цирконат-титанат свинца (PZT, или ЦТС) в нанолентах, имеющих ничтожную толщину и прекрасную гибкость. В результате своих многочисленных попыток они создали ленты в три раза тоньше стандартного листа бумаги.

Энергогенерирующие пленки уже успешно вживляли на поверхность сердца, легких и диафрагмы живых коров, свиней и овец, чьи органы сопоставимы по размеру с человеческими. Ленты из ЦТС, судя по результатам, никак не взаимодействовали с нормальной функцией органов-мишеней.

После соединения новых элементов с имплантируемыми устройствами и микробатареями Роджерс и его коллеги смогли запасать достаточно много электрической энергии, чтобы обеспечивать бесперебойную работу стандартных устройств.

«Эта технология не станет доступна для практического применения в скором времени. Мы только показали, как это работает в реальном мире, но пока это лишь животная модель. Мы еще не испытывали ни одно устройство на протяжении достаточно долгого периода», - отметил исследователь.

Роджерс говорит, что необходимо провести гораздо больше исследований. Одним из поводов для беспокойства является переносимость нового элемента, в частности, при долговременном использовании.

Он сказал: «Я пока не вижу никаких проблем с биосовместимостью, и я оптимистичен. Но мы должны продемонстрировать безопасность на протяжении долгого времени для животных, прежде чем перейти к опытам на людях».