Ученые из Калифорнийского университета разработали мягкий разъем IBO, который вживляется под кожу и позволяет напрямую подключать медицинские импланты к внешнему оборудованию. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
В частности, технология, напоминающая подкожную розетку, решает проблему быстро разряжающихся батарей и медленной беспроводной связи. Для зарядки чипа, передачи данных или стимуляции нервов врачам достаточно лишь ввести тонкую иглу в место имплантации.
В чем проблема
Имплантируемые медицинские устройства — это инструменты, которые хирургическим путем вживляются в тело. Многие из них работают от батарей или могут заряжаться беспроводным способом. Данные устройства спасают жизни, однако у них есть и проблемы. Так, батареи могут просто разрядиться, а беспроводные методы передачи энергии и данных имеют технические ограничения.
Одним из возможных решений могла бы стать физическая заглушка, соединяющая имплант с внешним оборудованием. Но это также создало бы дополнительные проблемы. Рана должна была бы оставаться открытой, что увеличило бы риск инфицирования, а жесткие материалы могли бы повредить ткани.
Как создавали порт
Решить проблему взялись ученые из Калифорнийского университета. Они разработали мягкий, похожий на ткань порт, называемый имплантируемым биоэлектронным разъемом (IBO).
Так, устройство IBO было изготовлено преимущественно из мягкого, губчатого пористого полимера с отверстиями шириной около 150 микрометров, что примерно соответствует диаметру стилета (тонкого игольчатого зонда). Исследователи погрузили пену в проводящий полимер, чтобы покрыть внутренние стенки крошечных отверстий, что позволило электричеству беспрепятственно проходить через всю структуру, сохраняя при этом ее гибкость.
Затем они покрыли его тонким водостойким слоем силикона, чтобы предотвратить попадание влаги и обеспечить электрическую изоляцию. И, наконец, сложили несколько таких покрытых силиконом слоев губки вместе и склеили их с помощью гибкого силикона.
Проверка на мышах и свиньях
После первоначальных механических и электрических испытаний ученые имплантировали устройство грызунам.
Порты позволили исследовательской группе передавать цифровые сигналы мозга с внутреннего чипа со скоростью 16 мегабит в секунду, заряжать имплантированную батарею и подавать ток для стимуляции нервов.
Отмечается, что устройство находилось под кожей мышей больше года. Однако окружающие ткани не демонстрировали ни значительных рубцов, ни воспалений.
«В эксперименте на свиньях данный разъем использовался во время операции для подачи электрической стимуляции на зрительный нерв и показал себя так же хорошо, как и обычное проводное соединение», — говорится в исследовании.
Несмотря на то, что впереди еще много работы, команда ученых уверена, что разработанный разъем может обеспечить безопасный и надежный способ прямого подключения внешнего оборудования к устройствам, находящимся внутри тела.
Ранее «Курсив» писал, что ученые 7 лет наблюдали за пациентами после замены аортального клапана и пришли к выводу, что малоинвазивная транскатетерная операция (TAVR), когда все делается через проколы, по долговечности не уступает традиционной операции на открытом сердце.
