В Оксфорде учёные добились прогресса в создании крошечных гибких аккумуляторов для применения в разных медицинских целях, таких как разрядка сердца или стимуляция его тканей. Об итогах работы сообщается в журнале Nature Chemical Engineering.
Разработка устройств объёмом менее нескольких кубических миллиметров нуждается в источниках питания такого же малого размера. Для минимально инвазивных биомедицинских устройств, взаимодействующих с живыми тканями, эти источники должны быть сделаны из гибких материалов.
В идеале такие характеристики, как высокая емкость, биосовместимость и биоразлагаемость, контролируемая активация и возможность дистанционного управления, также должны быть у них. На сегодняшний день нет батареи, которая смогла бы удовлетворить всем этим требованиям.
Учёные химического и фармакологического факультетов Оксфордского университета создали компактную гибкую литиево-ионную батарею из гидрогелевых капель, совместимых с организмом.
Метод, описанный группой в прошлом году в журнале Nature, позволяет с помощью поверхностно-активного вещества соединить три микромасштабных фрагмента объёмом 10 нанолитров. Различные литий-ионные частицы на каждом из двух концов затем генерируют выходную энергию.
Батарея работает от света, перезаряжается и разлагается после использования. Это самая маленькая литий-ионная гидрогелевая батарея с высокой плотностью энергии. Батарею применяли для питания движения заряженных молекул между синтетическими клетками, а также для управления сокращениями и дефибрилляцией сердец мышей. Включение магнитных частиц позволяет управлять движением и использовать батарею как мобильный источник энергии.
Доктор Юцзя Чжан, преподаватель кафедры химии Оксфордского университета и ведущий исследователь доцента Федеральной политехнической школы Лозанны.
В лаборатории профессора Мин Лея из отделения фармакологии, старшего электрофизиолога по сердечным аритмиям, прошли опытные испытания на сердце. Профессор сказал: «Сердечная аритмия является основной причиной смерти во всём мире. Наш опыт применения на животных моделях демонстрирует новое направление беспроводных и биоразлагаемых устройств для лечения аритмий».
Исследователи подали заявку на патент через Oxford University Innovation. Разработка, особенно актуальная для маленьких роботов в области биомедицины, может открыть новые возможности в разных сферах, например, в клинической медицине.