În experimentele efectuate pe porci, bateria a funcționat pentru aprop. 72 de ore, după care componentele sale biodegradabile au început să se descompună, Live Science.
În viitor, tehnologia ar putea asigura alimentarea unor dispozitive medicale ingerabile, utilizate temporar în tracutul gastrointestinal, fără ca bateria convențională să fie necesară recuperată ulterior din organism.
În data de 21 septembrie, luni, concluziile studiului au fost publicate în revista științifică Nature Chemical Engineering.
Citește șiMicrosoft își cere scuze pentru pana globală și anunță că serviciul de e-mail revine la normal
Dispozitivele medicale ingerabile pot fi folosite în mai multe utilizări, de la identificarea hemoragiilor și administrarea medicamentelor, până la stimularea unor țesuturi sau organe specifice.
În ce mod funcționează bateria ingerabilă.
Dimensiunea constituie una dintre principalele limitări ale bateriilor tradiționale utilizate în astfel de aparate. În plus, componentele trebuie izolate pentru a evita ca materialele din interior să intre în contact cu țesuturile și să provoace leziuni.
Noua baterie a fost realizată din componente care se descompun treptat în mediul acid al tractului gastrointestinal și, conform cercetătorilor, pot fi absorbite fără a produce resturi periculoase sau substanțe secundare toxice.
Structura este compusă din mai multe straturi. Terminalul negativ, numit anod, se realizează dintr-un aliat de magneziu, iar catodul este alcătuit din trioxid de molibden și carbon activ. În mediul dintre acestea se află un electrolit biodegradabil, care facilitează generarea curentului electric.
Cercetătorii au utilizat nanofibrile de celuloză pentru a produce o structură fină și poroasă, care seamănă cu hârtia.
Giovanni Traverso, coautor al cercetării și conducător al Laboratory for Translational Engineering din cadrul MIT, a precizat că această arhitectură asigură atât rezistența bateriei și controlul degradării, cât și păstrarea capacității de generare a energiei.
Ceara stabilește perioada de activitate a bateriei.
Pentru a preveni deteriorarea rapidă a bateriei de către acidul gastric, cercetătorii au acoperit-o cu ceară de albine. În anumite prototipuri, s-a adăugat în plus un strat de ceară de candelilla, asigurând astfel o protecție prelungită.
Traverso afirmă că stratul de ceară constituie un component crucial al proiectării, deoarece facilitează gestionarea intervalului în care bateria rămâne activă.
Echipa a realizat două modele. Cel mai mic dintre ele poate fi introdus într-o capsulă standard de gelatină și produce 1,77 volți, suficienți pentru aparate electronice cu consum redus de energie.
Versiunea extinsă a atins în jurul valorii de 1,84 volți și a reușit să atingă o capacitate de 3,5 miliamperi-oră. Cu toate acestea, cercetătorii subliniază necesitatea îmbunătățirii performanțelor. Profesorul Reza Ghodssi de la University of Maryland, care nu a participat la studiu, estimează că o capacitate de aproximativ zece ori mai mare ar transforma tehnologia într-un sistem mult mai promițător.
În organismele porcilor, sistemul a funcționat pentru 3 zile.
În cadrul testelor pe animale, prototipurile au fost plasate în capsule create prin imprimare 3D și au fost introduse în porcilor cu ajutorul unui endoscop.
În total, ambele modele au rămas active pentru o perioadă de până la trei zile, însă tensiunea și capacitatea lor au diminuat treptat pe măsură ce bateriile s-au deteriorat.
Cercetătorii au folosit o baterie de dimensiuni reduse pentru a alimenta o etichetă RFID experimentală plasată în esofag. Sistemul era capabil să transmită informații fără fir către un receptor situat la distanță de până la 1,5 metri și a oferit oamenilor de știință posibilitatea de a identifica momentul în care animalul a înghițit medicamentul.
baterie mai voluminoasă a alimentat o capsulă ce aplică stimulare electrică asupra stomacului. Rezultatul a fost o creștere a nivelului de ghrelin, hormonul care activează senzația de foame, iar cercetătorii nu au constatat deteriorări ale țesuturilor din regiunea stimulată. Însă, dispozitivul utilizat rămâne experimental.
Nu s-au dizolvat toate părțile din cadrul dispozitivului.
bateria și componentele sale biodegradabile s-au degradat, însă placa electronică folosită în testul de stimulare gastrică nu era bioresorbabilă. Aceasta a fost eliminată în mod natural de către animalele implicate.
John Rogers, specialist în bioelectronică la Universitatea Northwestern, care nu a participat la studiu, susține că realizarea tuturor componentelor din materiale care se resorbă biologic ar putea elimina riscul ca o parte a dispozitivului să rămână blocată în tractul gastrointestinal.
În aproximativ doi ani, testele pe subiecte umane ar putea fi lansate.
Tehnologia rămâne în stadiul de testare. O dintre principalele dificultăți constă în a obține un control mai exact al intervalului în care bateria funcționează și al momentului în care aceasta începe să se degradeze.
Cercetătorii au observat variații de eficiență între baterii, legate de elemente precum contactul dintre straturi, distribuția electrolitului și grosimea stratului de ceară. Echipa își concentrează eforturile pe uniformizarea procesului de producție și pe modificarea învelișului pentru ca bateriile să fie concepute cu intervale de funcționare de la câteva ore și câteva zile.
Pașii următori presupun desfășurarea unor teste extinse, în medii ce simulează cu mai mare precizie tractul gastrointestinal uman. Conform lui Traverso, cercetătorii se îndreaptă spre un prim studiu clinic al sistemului RFID, care ar putea avea loc în aproximativ doi ani.
Până în acel moment, concluziile nu indică faptul că baterie este sigură sau eficientă pentru utilizarea la oameni. Experimentele menționate în studiul de față au fost efectuate pe animale.
COMENTARII / 0