Китайцы создали беспроводную зарядку, которую можно безопасно поместить внутрь человека
Китайские исследователи представили прототип имплантируемого источника питания, который способен не только принимать энергию беспроводным способом, но и накапливать её, полностью разлагаясь в организме без следа. Разработка решает одну из главных проблем современной биоэлектроники — создание безопасного и долговечного модуля питания для устройств, которые должны работать внутри тела и исчезать после выполнения задачи.
Беспроводная зарядка под кожей: как это работает
Устройство представляет собой гибкий чип, состоящий из нескольких функциональных слоёв. Основой служит магниевая катушка, которая улавливает энергию от внешней передающей катушки, размещённой на поверхности кожи. Принцип действия аналогичен бытовой беспроводной зарядке для смартфонов. Полученная энергия поступает в блок хранения — гибридные цинк-ионные суперконденсаторы. Такие накопители, или ионисторы, занимают промежуточное положение между обычным конденсатором и химической батареей. Они уступают литиевым аккумуляторам по объёмной плотности энергии, но значительно превосходят их по плотности мощности, что позволяет стабильно выдавать высокий ток.
Биосовместимость и полное растворение
Все компоненты имплантата подобраны с учётом безопасности для организма. Магний и цинк, используемые в конструкции, являются необходимыми микроэлементами. Содержащееся в устройстве количество этих металлов не превышает суточной нормы потребления человека, что исключает риск токсичности. Внешняя оболочка изготовлена из специального полимера и воска, которые могут изгибаться, повторяя форму тканей и органов. После завершения работы устройство полностью рассасывается в течение двух месяцев. Срок активной службы, составляющий около десяти дней, можно регулировать, изменяя толщину и химический состав защитного покрытия.
Эксперимент на животных: лечение без проводов
Эффективность технологии подтверждена в ходе экспериментов на лабораторных крысах. Исследователи соединили прототип источника питания с биоразлагаемой системой доставки лекарств, содержащей противовоспалительный препарат. Имплантат был установлен животным с индуцированной дрожжевой лихорадкой. В течение 12 часов наблюдения у крыс, получивших имплантат, температура тела была значительно ниже, чем в контрольной группе. Даже без активации внешней зарядки устройство демонстрировало некоторое пассивное высвобождение препарата, что также приводило к снижению температуры по сравнению с группой, не получавшей лечения.
Одной из нерешённых проблем остаётся управление включением и отключением устройства — в текущей версии оно прекращает работу только после полного разряда. Однако, по мнению авторов, контролируемый запуск процесса зарядки может одновременно служить и механизмом управления продолжительностью работы.
В предшествующие годы основным барьером для развития имплантируемой биоэлектроники была именно энергетическая подсистема. Биосовместимые датчики и схемы уже достигли высокой степени миниатюризации, но существующие блоки питания либо были одноразовыми и маломощными, либо требовали трансдермального подключения, что вызывало воспаление, либо были несъёмными и нуждались в хирургической замене — с риском осложнений для пациента.
Представленный прототип объединяет функции приёма и накопления энергии в одном корпусе, что открывает путь к созданию полностью автономных и безопасных терапевтических систем. Возможность гибкой настройки времени работы и полная биодеградация делают эту технологию перспективной для адресной доставки лекарств, послеоперационного мониторинга и других областей, где требуется временное вмешательство без последующего извлечения устройства.
