Ученые из Оксфордского университета сделали значительный прорыв в создании миниатюрных мягких батарей, предназначенных для использования в различных биомедицинских приложениях, таких как дефибрилляция и стимуляция сердечной ткани. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemical Engineering.
Создание устройств размером менее нескольких кубических миллиметров требует соразмерных источников питания. Для минимально инвазивных медицинских приборов, взаимодействующих с биологическими тканями, источники питания должны быть выполнены из мягких материалов.
Идеально, чтобы они обладали такими характеристиками, как высокая ёмкость, биосовместимость, биоразлагаемость, возможность управляемой активации и дистанционного контроля. На сегодняшний день нет батареи, которая бы удовлетворяла всем этим критериям одновременно.
Специалисты из химического и фармакологического факультетов Оксфордского университета разработали миниатюрную мягкую литий-ионную батарею, выполненную из биосовместимых гидрогелевых капель.
Методика сборки с использованием поверхностно-активных веществ, ранее представленная этой группой в журнале Nature, используется для соединения трёх микромасштабных сегментов объёмом 10 нанолитров. Литий-ионные частицы на каждом из концов генерируют выходной ток.
Наша батарея в форме капли активируется светом, перезаряжается и является биоразлагаемой после использования. На данный момент это самая крошечная гидрогелевая литий-ионная батарея с выдающейся плотностью энергии. Она нами использована для управления движением заряженных частиц между искусственными клетками, а также для регулирования биения и дефибрилляции мышиных сердец. Включение магнитных частиц позволяет использовать батарею в качестве мобильного источника энергии.
Доктор Юцзя Чжан (кафедра химии Оксфордского университета), ведущий исследователь и доцент Федеральной политехнической школы Лозанны
Экспериментальные исследования на сердце были выполнены в лаборатории профессора Мин Лея с отдела фармакологии — опытного электрофизиолога по сердечным аритмиям. Он отметил: «Сердечная аритмия — это основная причина смертности в мире. Наши эксперименты на животных моделях демонстрируют новое направление беспроводных и биоразлагаемых устройств для лечения аритмий».
Группа ученых подала заявку на патент через Oxford University Innovation. По их мнению, данная разработка, особо значимая для применения в небольших роботах для медицинских задач, способна открыть новые горизонты в различных областях, включая клиническую медицину.
Источник: iXBT
