Обычные аккумуляторы несут серьезную опасность при проглатывании. В случае повреждения корпуса они вызывают химические ожоги и отравляют организм токсичными металлами или техническими жидкостями. Чтобы исключить любые риски, исследователи собрали батарейку исключительно из полезных и нейтральных веществ. Работа опубликована в журнале Nature Chemical Engineering.
Съедобная батарейка может питать устройства внутри тела
Ученые разработали миниатюрный съедобный источник питания, способный безопасно растворяться внутри организма. Батарейка выполнена из безвредных компонентов, а ее оболочка напоминает рисовую бумагу. Устройство уже успешно протестировали на свиньях: оно питало метку для передачи данных из желудка и прибор для стимуляции выработки гормонов. В будущем разработка поможет мониторить здоровье людей и доставлять лекарства.
Капсула для проглатывания, прошедшая испытания на свиньях, содержит биоразлагаемую бумажную батарею (большое коричневое круглое изделие) и метку RFID (черные линии). Mehmet Say
Первые прототипы растворимой электроники появились еще в 2014 году. С тех пор исследователи пробовали использовать самые разные химические элементы. Главным достижением ученых в новой работе стало не просто создание отдельного биоразлагаемого элемента питания, а его успешное объединение с датчиками внутри работающего медицинского прибора, способного неделями функционировать в теле крупного животного.
Рисовая бумага, которую здесь сушится на бамбуковой решетке, послужила прототипом для создания покрытия съедобной батареи.
В качестве электродов они применили магний и триоксид молибдена. Это микроэлементы, необходимые человеку в небольших количествах, но вместе они дают достаточный для работы электроники уровень напряжения. В роли электролита выступила биоразлагаемая ионная жидкость, а внешнюю защиту выполнили из целлюлозы, растворяющейся как кондитерская обертка, и пчелиного воска. Соавтор работы Джованни Траверсо отметила: «Мы были сильно ограничены в выборе материалов. Тем не менее созданная конструкция сохраняет стабильность в агрессивной среде желудка до нескольких недель, после чего полностью усваивается организмом».
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Тесты на животных и перспективы применения
Схематическое изображение биоразлагаемой электронной системы на основе капсул и сценарий их клинического применения.
В ходе испытаний систему поместили в желатиновые капсулы и ввели подопытным животным. Один из биосенсоров с помощью радиочастотной метки передавал сигналы на внешнее принимающее устройство. Втором прибору удалось успешно стимулировать стенки желудка для выработки гормона грелина, отвечающего за ощущение голода. Подобные гибкие электронные устройства потенциально способны заменить сложные хирургические операции при лечении расстройств пищеварения и других хронических болезней.
Главной проблемой при создании подобных гаджетов остается чрезвычайно кислая среда желудка. Однако авторам удалось сохранить около 75% полезного объема капсулы свободным. Это место планируется использовать для загрузки лекарственных препаратов. Ожидается, что умные капсулы помогут отслеживать своевременный прием медикаментов при болезни Паркинсона или после трансплантации органов. Ученые рассчитывают перейти к первым клиническим испытаниям на людях в ближайшие два года.
Загружаем