Ученые создали батарейку, которую можно проглотить: она питает медицинское устройство и затем растворяется

Ученые создали батарейку, которую можно проглотить вместе с медицинским устройством: она способна питать электронику внутри организма в течение нескольких дней, а затем постепенно разрушается и выводится из организма. Пока разработку испытали только на свиньях, но в будущем такие батареи могут позволить использовать временные медицинские устройства в желудочно-кишечном тракте без хирургического вмешательства для их извлечения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.

Обычные батареи остаются одной из самых крупных частей проглатываемых медицинских устройств. Кроме того, они должны быть герметично закрыты, поскольку содержащиеся внутри материалы могут повредить окружающие ткани. Новая батарея, напротив, изготовлена из компонентов, которые постепенно растворяются в кислой среде желудочно-кишечного тракта, а затем безопасно поглощаются организмом.

Батарея состоит из нескольких слоев. Отрицательный электрод изготовлен из магниевого сплава, положительный содержит триоксид молибдена и активированный уголь, а между ними находится биоразлагаемый электролит, который обеспечивает выработку электрического тока. В качестве связующего вещества ученые использовали целлюлозные нанофибриллы, благодаря чему конструкция получилась тонкой, пористой и похожей на лист бумаги.

Чтобы батарея не разрушалась слишком быстро под воздействием желудочной кислоты, ее покрыли пчелиным воском. В некоторых вариантах использовали также канделильский воск, который позволял продлить срок работы. 

В лабораторных испытаниях одна из версий выдавала около 1,77 вольта и могла накапливать и отдавать 2 миллиампер-часа на квадратный сантиметр — этого достаточно для питания маломощной электроники. Более крупная версия выдавала около 1,84 вольта и имела максимальную емкость 3,5 миллиампер-часа.

Затем ученые поместили батареи в капсулы, напечатанные на 3D-принтере, и дали их свиньям. Обе версии работали до трех суток, постепенно теряя напряжение и емкость по мере разрушения.

Исследователи использовали батареи для питания двух экспериментальных медицинских устройств. Меньшая батарея обеспечивала работу беспроводной радиометки RFID, размещенной в пищеводе. Она передавала сигнал на расстояние до 1,5 метра и позволяла отслеживать момент приема животными лекарственного препарата.

Более мощная батарея питала проглатываемую капсулу, которая с помощью электрических импульсов стимулировала желудок. В результате в крови свиней повышался уровень грелина — гормона, стимулирующего чувство голода. При этом видимых повреждений тканей в месте стимуляции обнаружено не было.

Однако пока растворяются не все компоненты устройств. Электронная плата, использованная в эксперименте со стимуляцией желудка, не разрушилась, но животные естественным образом вывели ее из организма. По мнению исследователей, создание полностью биоразлагаемых устройств позволило бы исключить риск того, что отдельная деталь останется в желудочно-кишечном тракте.

Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter