В медицине все чаще используют имплантируемые устройства — они помогают контролировать состояние здоровья, стимулировать нервы или поддерживать работу органов. Но у таких приборов есть серьезные ограничения: аккумуляторы разряжаются, а беспроводная передача энергии и данных сталкивается с техническими сложностями. Попытки использовать физические разъемы тоже не решают проблему — открытая рана повышает риск инфекций, а жесткие элементы могут травмировать ткани.
Ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне предложили иной подход. Они разработали мягкий порт Implantable Bioelectronic Outlet (IBO) — по сути, это скрытая под кожей «розетка» для подключения внешних приборов. Чтобы передать данные, зарядить устройство или провести электростимуляцию, достаточно ввести через кожу тонкую иглу прямо в порт. Конструкция основана на пористом полимерном материале: в губчатой структуре проделаны отверстия шириной около 150 микрометров — примерно как диаметр стилета. Внутренние стенки пор покрыты проводящим полимером, что обеспечивает прохождение тока при сохранении гибкости. Сверху порт защищен тонким водостойким силиконовым слоем, а несколько слоев губки скреплены гибким силиконом — это делает устройство устойчивым к условиям внутри тела.
Авторы разработки подчеркивают, что технология способна эффективно справляться с главными трудностями, возникающими при работе с имплантируемой биоэлектроникой — в первую очередь с передачей сигналов и организацией питания устройств.
Работоспособность и безопасность IBO проверили в экспериментах. Сначала провели механические и электрические тесты, затем имплантировали порты грызунам. В ходе испытаний удалось передавать цифровые сигналы мозга со скоростью 16 мегабит в секунду, заряжать батарею и подавать импульсы для стимуляции нервов. Устройства оставались функциональными более года, при этом окружающие ткани не демонстрировали выраженных рубцов или воспалений. Дополнительно технологию испытали на свиньях: порт использовали для электростимуляции зрительного нерва — результаты оказались сопоставимы с применением стандартного проводного соединения.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Ученые считают, что IBO станет надежным и безопасным способом подключения оборудования к имплантам, расширив возможности биоэлектроники и снизив риски для пациентов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что создан имплант для управления активностью мозга с помощью температуры.