Vytvořil jsou biologicky rozložitelné implantabilní baterii

Video: Galvanická papír element

Massachusetts vědci prezentovány jsou biologicky rozložitelné implantabilní baterii, který pomáhá zdroj slibné biomedicínská zařízení vytvořené pro monitorování výkonnosti pacienta nebo dodávání léčiv.

Nová baterie se zásadně liší od analogů, které po použití může být zcela degradován v těle bez zdravotních následků.

„Je to opravdu zásadní průlom. Až do dnešního dne nebyl proveden jako hlavní úspěch v tomto směru,“- řekl novinářům Jeffrey Borenstein (Jeffrey Borenstein), biomedicínský inženýr u Draper Laboratory, neziskové výzkumné centrum v Cambridge.

V roce 2012, nové materiály výzkumník John Rogers (John Rogers) University of Illinois v Urbana-Champaign předložila řadu biologicky rozpustných křemíkových čipů, které lze sledovat teplotu a mechanické napětí, zasílání výsledků do externích zařízení. Tyto mikroskopické čipy jsou dokonce schopné ohřívat tkáň k aktivaci imunitního procesu a prevenci infekce (článek v časopise Nature pod názvem Biologicky rozložitelné elektroniky dnes, zítra pryč).

Některé z těchto třísek byla získána pro dodávky energie z vnějšku pomocí indukčního zařízení.

Ale bezdrátový přenos energie, podle Borenstein, je problematické pro zařízení, které musí být implantována do hlubokých tkání, včetně kostí. Komponenty, které přijímají energii takovým způsobem technicky komplikované, velké a drahé. Výzkumník říká: „Všechno, co jste tam dal, by měly zabírat cenné místo.“

Chcete-li najít racionální řešení, Rogers a jeho kolegové vyvinuli prvek tloušťky moc milimetrů, který nakonec se rozpouští úplně ve tkáních a nevyžaduje odstranění.

Rozpustný Implantovatelné zařízení

Jejich vynález popsán v posledním vydání Advanced Materials, použití fóliových anod a katod hořčíku z železa, molybdenu nebo wolframu. Všechny tyto materiály se pomalu rozpouštějí ve tkáních, a nízké koncentrace iontů nejsou škodlivé pro tělo.

Elektrolyt mezi dvěma elektrodami bude roztok fosfátového pufru. Celý systém je zabalen do rámu z bio rozpustného polymeru je polyanhydrid.

Současné možnosti se mohou lišit v závislosti na použitém materiálu v katodě. Například, v jednom čtverečním centimetrem baterie s hořčíkovou anodou (tloušťka 50 mikrometrů) a molybdenu katody (8 mikrometrů tloušťky) vyrábí proud 2,4 mA. Po rozpuštění se uvolní baterie 9 miligramů hořčíku - pouze 2 krát vyšší než po instalaci nové stentu pro koronárních tepen.

Tato koncentrace je podle Rogerse, prostě nemůže způsobit zdravotní problémy pacienta. Říká: „Téměř všechny stavební kameny nové baterie je připravena pro výrobu vysoce kvalitních biologicky rozpustných implantáty.“

Všechny verze mohou udržovat stabilní proud pro jeden den, ale ještě není u konce. Příkaz doufá zlepšit baterii a výrazně zvýšit kapacitu na jednotku hmotnosti, změna povrchové topografii hořčíku a zvětšení plochy elektrody.

Autoři se domnívají, že oblast baterie 0,25 čtverečních centimetrů a tloušťce 1 mikrometr budou moci krmit nějaký implantovaný senzor během dne.

V této oblasti,

Taková zařízení mohou najít uplatnění v mnoha oblastech.

Například jsou užitečné pro napájení více snímačů, které využívají energii a ekology pro měření různých parametrů životního prostředí - půda, voda, a dokonce i oceánu. Tyto senzory spolu s baterií, stačit, jednoduše rozpustit v oceánu, aniž by byla dotčena životní prostředí.

Malá velikost - to je největší a podle tohoto vynálezu. Malý zásobník baterie poskytuje napětí 1,6 V - dost krmit nějaký LED, nebo pro generování rádiový signál.

Baterie hořčíku nejsou jediným řešením pro moderní vědy. Poslední rok, odborník v biomateriály Christopher Bettinger (Christopher Bettinger) Carnegie Mellon University v Pittsburghu (Pennsylvania, USA) představil jedlý sodný-iontová baterie s elektrodami melaninu pigmentu. Ale Rogersova tým hlásí, že jejich baterie hořčíku má nejlepší výkon na jednotku plochy a trvá déle.

Borenstein doufali, že další práce na obou typů předmětů bude bez problémů zdroj perspektivní implantovatelné zařízení, která monitorují výkon nebo pacienta ve správný čas, že se podává léky (např., Antikonvulziva v okamžiku útoku).

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné