Istraživači sa University of Wisconsin–Madison razvili su triboelektrični nanogenerator koji pretvara otkucaje srca u električnu energiju i dovoljno je mali da stane u bežični pejsmejker Medtronic Micra. U laboratoriji je postignuta gustina snage od 276,6 μW/cm³, ali u živom tkivu (test u svinji, 1 mesec) izlaz je bio niži zbog prigušenja i rotacionih pokreta srca. Tim radi na prilagođavanju dizajna, a klinička ispitivanja na ljudima su još na nekoliko godina od realizacije.
Pejsmejker Koji Se Napaja Otkucajima Srca: Baterije Možda Više Neće Biti Potrebne
Scientists build pacemaker battery that might never need replacing again in a lifetime
Pejsmejker koji možda nikada neće zahtevati zamenu baterije mogao bi uskoro postati stvarnost zahvaljujući nanogeneratoru koji pretvara otkucaje srca u električnu energiju. Istraživači sa University of Wisconsin–Madison razvili su vrlo mali triboelektrični uređaj dovoljno kompaktan da stane u popularni bežični pejsmejker Medtronic Micra, što bi omogućilo jednom implantatu da traje tokom čitavog života pacijenta.
Kako radi uređaj
Tim pod vođstvom postdoktoranda Pengfei Chena i profesora Xudong Wanga ugradili je specijalizovane triboelektrične oscilatore iznad i ispod elektronskog modula unutar titanijumske ovojnice pejsmejkera. Svaki oscilator se sastoji od elektrodnih ploča obloženih bakrom s jedne strane i fluorisanom polimernom folijom s druge. Pri svakom otkucaju srca mehaničko sabijanje približava ploče, a razdvajanje stvara električni naboj koji ili direktno napaja pejsmejker ili se skladišti u malom kondenzatoru.
Rezultati i testiranja
U laboratorijskim merenjima uređaj je postigao gustinu snage od 276,6 μW/cm³ — za red veličine više nego kod ranijih dizajna nanogeneratora, što je prema istraživačima dovoljno da samostalno napaja ovako ograničen uređaj. Ipak, tokom implantacije prototipa u svinju i praćenja mesec dana, uređaj nije dostigao laboratorijske vršne vrednosti: meko srčano tkivo prigušuje mehaničke pomake, a uvijanje srca (rotacioni pokreti) smanjuje efikasnost u poređenju sa pravolinijskim pritiskom u testnoj oscilaciji.
Izazovi i sledeći koraci
Chen i Wang rade na usavršavanju konstrukcije kako bi bolje pretvarali nepravilne i rotacione pokrete srca u stabilan mehanički pogon oscilatora. Istraživači su optimizovali pozicioniranje žica, debljinu ploča i mehaničku otpornost kako bi oscilatori izdržali milione ciklusa kompresije bez gubitka performansi.
Dr Daniel Modaff, kardiološki elektrofiziolog u UW Hospital i koautor rada, ističe potencijal da jedan implantat traje čitav život pacijenta. Uređaj je registrovan kod Wisconsin Alumni Research Foundation (WARF), ali klinička ispitivanja na ljudima su još nekoliko godina daleko.
Rad je prvobitno objavljen u časopisu Science Advances.
Zaključak: Rezultati su obećavajući — posebno zbog visoke gustine snage u laboratorijskim uslovima — ali potrebno je više rada i dugoročnih testova kako bi se dizajn prilagodio stvarnim uslovima u ljudskom srcu pre nego što počnu ljudska klinička ispitivanja.
Pomozite nam da budemo bolji.
