Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Ceramika
Strona główna Nowe technologie

Implanty bioelektroniczne niewymagające baterii


Korzystająca z miniaturyzacji będącej jedną ze zdobyczy nanotechnologii, bioelektronika jest rozwijającą się dziedziną naukową, która koncentruje się na połączeniu biologii z elektroniką: zastosowaniem materiałów i procesów biologicznych w elektronice; oraz zastosowaniem urządzeń elektronicznych w żywych układach.


Pośród tych drugich implantowe urządzenia bioelektroniczne zasilane bezprzewodowo przez różne bodźce zapewniają impulsy elektryczne umożliwiające precyzyjne modulowanie obwodów nerwowych organizmu. Zasilanie bezprzewodowe i zdalna manipulacja nadal stanowią główne wyzwanie dla praktycznego zastosowania tych urządzeń, które obejmuje implanty siatkówkowe i ślimakowe; wszczepiane do mózgu stymulatory elektryczne są stosowane przy leczeniu epilepsji i choroby Parkinsona; rozruszniki serca; i interfejsy mózg-maszyna.

Oprócz opcji implantów zasilanych bezprzewodowo  spoza ciała, naukowcy w Chinach proponują zasilane światłem urządzenie korzystające z bliskiej podczerwieni (nIR). Impulsy błyskowe światła pochłaniane przez urządzenie powodują fluktuacje temperatury, generując impulsy napięcia i natężenia prądu, które służą do ładowania akumulatora lub stymulacji biologicznej.

„W porównaniu do bezprzewodowego transportu energii za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego, światło bliskiej podczerwieni o długości fali 760-1500 nm – znane ze swoich medycznych efektów terapeutycznych – zapewnia alternatywną moc bezprzewodową, która może penetrować ludzką tkankę na głębokości do 4-10 cm”, powiedzieli prof. Hongzhong Liu i dr Weitao Jiang ze State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering na Uniwersytecie Xi'an Jiaotong w ramach wyjaśnień dla Nanowerk.

Zainspirowany efektami fototermicznymi nIR w zastosowaniach biomedycznych, zespół profesora Liu wyprodukował zdalnie/bezprzewodowo kontrolowane urządzenie niewymagające akumulatora, zasilane nIR.



a) Modulacja impulsu napięcia grafenu/PVDF/grafenu przez czas irradiacji po ustaleniu czasu nieirradiacji. b) Zależność liczby laminowanych komórek na wyjściu napięcia w obwodzie otwartym i temperaturą. c) Schemat małego, elastycznego i niewymagającego akumulatora urządzenia do bezprzewodowego zasilania i stymulowania nerwów, które może być zdalnie obsługiwane przez irradiację nIR i fotografię laminowanej próbki (lewy górny narożnik).

„Tym, co zmotywowało nas do powiększenia wyboru istniejących urządzeń dla systemów zasilania bezprzewodowego jest miniaturowy zasilacz niewymagający akumulatora, wymagany w bioelektronice”, powiedział pan Jiang. „Poza tym wielkimi wyzwaniami są również interwencja bioelektroniczna w organizmie, elastyczność urządzeń i możliwość kontroli bodźców”.

„Nasze elastyczne, niewielkie urządzenie może generować impulsy elektryczne o kontrolowanej amplitudzie i szerokości, zdalnie napromieniowane przez nIR”, dodał pan Liu. „Nie tylko pozwala to na dostarczanie energii bioelektronice implantów, ale również dostarcza regulowane impulsy elektryczne służące do stymulacji nerwów”.
„W stymulacji nerwów ważne jest modulowanie impulsów, które przepływają przez stymulowane nerwy”, wyjaśnił. „Kształty fali bodźców – tj., amplituda; szerokość impulsów; monofazowość konta dwufazowość; oraz opóźnienie między dwiema fazami impulsu dwufazowego – zapewniają największe różnice pobudliwości dla różnych włókien nerwowych”.

Naukowcy wskazują, że w przeciwieństwie do systemów zasilania bezprzewodowego opartych na sprzęgłach elektromagnetycznych, systemy oparte na nIR nie tylko pozwalają zrealizować transfer energii w strefie dalekiej, ale mogą być również wytwarzane jako układy pozbawione metalu, co stanowi dużą zaletę w zastosowaniach in vivo.

System zasilania bezprzewodowego łączy PVDF – specjalistyczny polimer z rodziny fluoropolimerów – jako aktywny materiał piroelektryczny z grafenem jako materiałem elektrody.

„PVDF cechuje się lekkością, elastycznością mechaniczną i biokompatybilnością, które są szczególnie interesującymi atrybutami urządzeń zakładanych lub podlegających implantacji”, powiedział pan Jiang. „Ponadto silne pochłanianie podczerwieni przez PVDF sprawdza się w systemie zasilania bezprzewodowego nIR”.

Dzięki znakomitej przewodności cieplnej i elektrycznej, dużemu obszarowi powierzchni i dużej elastyczności, grafen przyciągnął znaczną uwagę w ostatnich latach. Choć grafen ma niski współczynnik absorpcji w podczerwieni, wykazuje przejrzystość na poziomie 97,7% w widocznych długościach fal i jeszcze wyższą w podczerwieni.

Każe ogniwo w urządzeniu zasilającym opracowanym przez zespół składa się z laminowanej przekładanki grafen-PVDF-grafen, łącząc wysoką przejrzystość grafenu z silną absorpcją w podczerwieni wykazywaną przez cienką błonę PVDF. Pozwala to rozszerzyć właściwości elektryczne przy jednoczesnej redukcji temperatury urządzenia w celu uniknięcia uszkodzeń pobocznej i otaczającej normalnej tkanki.

Aby zademonstrować praktyczne zastosowanie swojego urządzenia, naukowcy zastosowali swoje urządzenie generujące energię jako stymulator dla funkcjonalnej elektrycznej stymulacji nerwów w czasie rzeczywistym w przypadku nerwu kulszowego żaby i serca szczura, korzystając ze zdalnego sterowania za pomocą napromieniowania nIR.


Źródło: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=41787.php



Tagi: elektronika, bioelektronika, impuls, nerwy, implant
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Globalne zagrożenie związane z Omikronem bardzo wysokie Na prehistorycznej Ziemi lało jak z cebra Aktywność wpływa na zdrowie psychiczne w czasie pandemii Picie kawy może obniżyć ryzyko choroby Alzheimera BioNTech rozpoczyna badania nad szczepionką na wariant wirusa Omikron 300 mln zł na technologię RNA w Polsce Globalne zagrożenie związane z Omikronem bardzo wysokie Na prehistorycznej Ziemi lało jak z cebra Aktywność wpływa na zdrowie psychiczne w czasie pandemii Picie kawy może obniżyć ryzyko choroby Alzheimera BioNTech rozpoczyna badania nad szczepionką na wariant wirusa Omikron 300 mln zł na technologię RNA w Polsce Globalne zagrożenie związane z Omikronem bardzo wysokie Na prehistorycznej Ziemi lało jak z cebra Aktywność wpływa na zdrowie psychiczne w czasie pandemii Picie kawy może obniżyć ryzyko choroby Alzheimera BioNTech rozpoczyna badania nad szczepionką na wariant wirusa Omikron 300 mln zł na technologię RNA w Polsce

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje