Имплантируемое устройство, которое получает энергию прямо из тела

В настоящее время сразу несколько исследовательских организаций ведут поиски решения, которое поможет решить давно назревшую проблему - необходимость периодически менять имплантированные медицинские приборы, такие как кардиостимуляторы, вследствие истощения их источника питания. Несмотря на существенный прогресс в разработке "долгоиграющих" батарей, проблема остается и ее пытаются решить за счет использования собственной энергии тела и разного рода внешних систем питания.

Недавно ученые из Калифорнийского университета Лос-Анжелеса и Коннектикутского университета разработали "биологический суперконденсатор", способный накапливать электрическую энергию внутри тела, используя безопасные, нетоксичные компоненты, включающие и собственные жидкости тела. Отдельный такой конденсатор состоит из пластинок графена, перемежающихся белком, производимым человеческим телом, которые играют роль электродов, и представляет собой элемент не более микрона в толщину. При этом отдельные конденсаторы могут соединяться в пучки, которые обеспечивают большую емкость хранения энергии.

Роль электролита в конденсаторах выполняют жидкости тела, такие как сыворотка крови или моча, что обеспечивает дополнительную защиту.

Информация о новой разработке была опубликована в журнале Advanced Energy Materials.

В рамках проверки безопасности использования такого материала ученые имплантировали их в ткани животных и смогли доказать полное отсутствие признаков какой-либо токсичности. Устройство абсолютно безопасно для биологической системы человеческого тела и может использоваться в качестве долговременного источника питания имплантируемых медицинских устройств.

По мнению ученых, новый конденсатор может работать совместно с каким-нибудь другим внутренним устройством, которое использует для производства энергии движение или тепло тела, создавая таким образом надежную систему питания для медицинских имплантатов.

Современные кардиостимуляторы - это, как правило, устройства толщиной в 6 - 8 мм и диаметром в 50-центовую монету, причем половину этого размера занимает батарея. Новый суперконденсатор не толще 1 мкм, т.е. по толщине существенно меньше человеческого волоса. Это означает, что он может значительно улучшить энергоэффективность кардиостимуляторов, одновременно существенно уменьшив размеры имплантатов и избавив пациента от риска утечки токсичных материалов из батареи.