Współczesna elektronika medyczna funkcjonująca wewnątrz naszego ciała boryka się z poważnym problemem technicznym. Konwencjonalne baterie są duże, zawierają wysoce toksyczne substancje i muszą być hermetycznie zamknięte, a po wyładowaniu należy je często usuwać chirurgicznie.
WIDEO…
Jednak zespół naukowców z amerykańskiego MIT na łamach wrześniowego wydania czasopisma „Nature Chemical Engineering” zaprezentował nowatorskie rozwiązanie. Zbudowali oni całkowicie biodegradowalne źródło energii, które mieści się w standardowej żelowej kapsułce i znika bez śladu w ciągu kilku dni po wykonaniu swojego zadania.
Konstrukcja odporna na soki żołądkowe
W przeciwieństwie do tradycyjnych ogniw, nowy wynalazek sprytnie wykorzystuje biologię. Anodę wykonano z bezpiecznego stopu magnezu, a katodę z tlenku molibdenu i węgla aktywnego. Całość spaja biodegradowalny elektrolit oraz nanowłókna celulozowe, które nadają urządzeniu formę elastycznego papieru.
Aby powstrzymać kwas żołądkowy przed natychmiastowym zniszczeniem układu, inżynierowie pokryli baterię naturalnym woskiem pszczelim oraz woskiem kandelila (pozyskiwanym z pustynnych krzewów wilczomleczu). Ta precyzyjnie dobrana powłoka pozwala zaprogramować żywotność urządzenia. Zamiast pękać, papierowa warstwa ulega bezpiecznemu strawieniu, nie pozostawiając po sobie żadnych trujących odpadów w organizmie.
Trzy dni pracy wewnątrz ciała
Innowacyjną technologię przetestowano już z sukcesem na świniach. Naukowcy umieścili prototypy w wydrukowanych w 3D otoczkach i wprowadzili je do żołądków zwierząt. Papierowe ogniwa dostarczały stabilną energię przez trzy dni, zasilając dwa eksperymentalne moduły medyczne.
Mniejsza wersja ogniwa z powodzeniem zasilała czujnik radiowy w przełyku, pozwalając na bezprzewodowe monitorowanie przyjmowania leków z odległości półtora metra. Większa wersja posłużyła do elektrycznej stymulacji żołądka, skutecznie podnosząc u zwierząt poziom greliny (hormonu stymulującego apetyt). To przełomowe rozwiązanie, które w przyszłości może pomóc pacjentom cierpiącym na ciężką gastroparezę, czyli paraliż żołądka.
Co to oznacza w praktyce?
Wyeliminowanie konwencjonalnych baterii z połykanej elektroniki to absolutna rewolucja w komforcie i bezpieczeństwie. Główną korzyścią dla pacjentów jest całkowity brak konieczności inwazyjnego odzyskiwania urządzenia po zakończonej terapii.
Jeśli sprzęt utknie w przewodzie pokarmowym, po prostu ulegnie biologicznemu rozpadowi. Twórcy pracują obecnie nad dalszą miniaturyzacją obwodów drukowanych i zapowiadają, że pierwsze testy kliniczne z udziałem ludzi rozpoczną się za około dwa lata.
Źródło: Nature Chemical Engineering
Chcesz znaleźć więcej inspirujących podróży, fascynujących odkryć i opowieści ze świata nauki? Skorzystaj ze specjalnej oferty prenumeraty magazynów National Geographic Polska i National Geographic Traveler.
