Миру представлены новые полностью биологически разлагаемые аккумуляторыНовые энергетические технологии востребованы во многих областях нашей жизни, в том числе и в современной медицине. Учеными научно-исследовательского центра в Кембридже, штат Массачусетс, миру представлен прогресс, которого давно не было в биомедицинской инженерии — имплантируемый полностью разлагаемый в теле после использования аккумулятор, который, как ожидается, поможет в контролировании тканей, обеспечении нужного лечения, а также в устранении разливов нефти.

Последние новости в этой области поступили в 2012 году. Тогда в журнале Nature были опубликованы материалы ученого Джона Роджерса из Университета штата Иллинойс. Он разработал ряд биоразлагаемых кремниевых чипов, которые могли контролировать температуру или механическую деформацию и передавать результаты путем радиоволн на внешние устройства.

В публикации того времени под названием «Биоразлагаемая электроника вчера, сегодня, завтра» были представлены гибкие электронные компоненты, растворяющиеся внутри тела и в воде. Компоненты вполне могли бы стать частью интеллектуальных устройств, распадающихся после того, как они больше не нужны.

Однако при передаче энергии к устройствам, расположенным в глубине ткани или под костями возникали некоторые сложности. На это вопрос ответила новая разработка — полностью биоразлагаемые батареи.

Исследование опубликовано в Advanced Materials. Для создания анода биоразлагаемого аккумулятора предлагается использовать магний, для катода — железо, молибден или вольфрам. Все эти металлы медленно растворяются в организме, их ионы в низких концентрациях являются биосовместимыми. В качестве электролита между двумя электродами можно взять солевой раствор фосфата, а всю систему упаковать в биоразлагаемый полимер, известный как полиангидрид.

Токи и напряжение будут варьироваться в зависимости от металла, используемого в катоде. Например, один квадратный сантиметр батареи с магниевым анодом 50-микрометровой толщины и молибденовым катодом 8-микрометровой толщиной будет устойчиво производить 2,4 миллиампера тока. После растворения батареи в организм попадает менее 9 миллиграммов магния — такая концентрация, как показывают клинические исследования, не вызовет проблем в организме.

А вот долгосрочные цели действительно интересны. Исследователи надеются, что дальнейшее развитие биоразлагаемых аккумуляторов позволит имплантировать устройства для доставки лекарственных средств, которые управляются радиосигналами, или, вводить фармацевтические препараты в ответ на конкретную острую проблему, такую, как эпилептический припадок.

А еще такие приборы могут помочь решать проблемы экологии. Например, восстанавливать водоемы после разлива нефти: тысячи крошечных, беспроводные химических сенсоров можно будет расположить по всей площади нефтяного пятна. Со временем они будут просто растворяться в океане.
Новые энергетические технологии востребованы во многих областях нашей жизни, в том числе и в современной медицине. Учеными научно-исследовательского центра в Кембридже, штат Массачусетс, миру представлен прогресс, которого давно не было в биомедицинской инженерии — имплантируемый полностью разлагаемый в теле после использования аккумулятор, который, как ожидается, поможет в контролировании тканей, обеспечении нужного лечения, а также в устранении разливов нефти.

Последние новости в этой области поступили в 2012 году. Тогда в журнале Nature были опубликованы материалы ученого Джона Роджерса из Университета штата Иллинойс. Он разработал ряд биоразлагаемых кремниевых чипов, которые могли контролировать температуру или механическую деформацию и передавать результаты путем радиоволн на внешние устройства.

В публикации того времени под названием «Биоразлагаемая электроника вчера, сегодня, завтра» были представлены гибкие электронные компоненты, растворяющиеся внутри тела и в воде. Компоненты вполне могли бы стать частью интеллектуальных устройств, распадающихся после того, как они больше не нужны.

Однако при передаче энергии к устройствам, расположенным в глубине ткани или под костями возникали некоторые сложности. На это вопрос ответила новая разработка — полностью биоразлагаемые батареи.

Исследование опубликовано в Advanced Materials. Для создания анода биоразлагаемого аккумулятора предлагается использовать магний, для катода — железо, молибден или вольфрам. Все эти металлы медленно растворяются в организме, их ионы в низких концентрациях являются биосовместимыми. В качестве электролита между двумя электродами можно взять солевой раствор фосфата, а всю систему упаковать в биоразлагаемый полимер, известный как полиангидрид.

Токи и напряжение будут варьироваться в зависимости от металла, используемого в катоде. Например, один квадратный сантиметр батареи с магниевым анодом 50-микрометровой толщины и молибденовым катодом 8-микрометровой толщиной будет устойчиво производить 2,4 миллиампера тока. После растворения батареи в организм попадает менее 9 миллиграммов магния — такая концентрация, как показывают клинические исследования, не вызовет проблем в организме.

А вот долгосрочные цели действительно интересны. Исследователи надеются, что дальнейшее развитие биоразлагаемых аккумуляторов позволит имплантировать устройства для доставки лекарственных средств, которые управляются радиосигналами, или, вводить фармацевтические препараты в ответ на конкретную острую проблему, такую, как эпилептический припадок.

А еще такие приборы могут помочь решать проблемы экологии. Например, восстанавливать водоемы после разлива нефти: тысячи крошечных, беспроводные химических сенсоров можно будет расположить по всей площади нефтяного пятна. Со временем они будут просто растворяться в океане.