韓國(guó)的研究人員通過(guò)可貼在皮膚上的Micro LED貼片和植入的光伏設(shè)備開(kāi)發(fā)光子無(wú)線系統(tǒng)
在過(guò)去的幾十年中，醫(yī)療技術(shù)在植入裝置的范圍和效率方面取得了各種進(jìn)步。例如，醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展導(dǎo)致了電子植入物的出現(xiàn)，例如用于調(diào)節(jié)心率的起搏器和控制脊髓液流動(dòng)的腦脊髓分流器。
這些醫(yī)療設(shè)備中的大多數(shù)，包括起搏器，都需要恒定的能量來(lái)運(yùn)行。自然地，這會(huì)帶來(lái)一些限制：為植入物提供能量的電池壽命有限。一旦電池電量耗盡，別無(wú)選擇，只能執(zhí)行侵入性手術(shù)來(lái)更換電池，這會(huì)帶來(lái)手術(shù)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，例如瘀傷，感染和其他不良事件。
在PNAS上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，由GIST的Jongho Lee領(lǐng)導(dǎo)的韓國(guó)研究小組更深入地尋找解決方案：他們?cè)噲D制定一種無(wú)需進(jìn)行侵入性手術(shù)或危險(xiǎn)的穿透性程序即可為設(shè)備內(nèi)部電池充電的策略。Lee解釋說(shuō)：“生物醫(yī)學(xué)電子植入物的最大需求之一是提供可持續(xù)的電力以延長(zhǎng)健康壽命，而無(wú)需更換電池。” 盡管這是一個(gè)棘手的概念，但Lee認(rèn)為答案在于活組織的“半透明”。
這可以通過(guò)一個(gè)有趣的現(xiàn)象來(lái)解釋。當(dāng)您將手舉到強(qiáng)光下時(shí)，您會(huì)看到隨著光線穿過(guò)皮膚，手的邊緣會(huì)發(fā)光。Lee和他的團(tuán)隊(duì)從中汲取了靈感，開(kāi)發(fā)了一種“主動(dòng)光子功率傳輸”方法，該方法可以在體內(nèi)產(chǎn)生電能。
這個(gè)新穎的系統(tǒng)由兩部分組成：一個(gè)可貼在皮膚上的Micro LED光源貼片-可以產(chǎn)生可穿透組織的光子-以及集成在醫(yī)療植入物中的光伏設(shè)備-可以捕獲光子并產(chǎn)生電能。該系統(tǒng)提供了一種可持續(xù)的方式，可以為醫(yī)療植入設(shè)備提供足夠的功率，從而避免任何高風(fēng)險(xiǎn)的更換方法。Lee說(shuō)：“當(dāng)前，缺乏可靠的電源限制了植入設(shè)備的功能和性能。如果我們能夠確保體內(nèi)足夠的電力，那么可以開(kāi)發(fā)出具有多種功能和高性能的新型醫(yī)療植入物。”
當(dāng)科學(xué)家在小鼠中測(cè)試此電源系統(tǒng)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)此無(wú)線電源傳輸系統(tǒng)易于使用，不受天氣，衣服，室內(nèi)或室外條件等的影響。從源貼片發(fā)出的光子成功地穿透了小鼠的活組織。并以無(wú)線便捷的方式為設(shè)備充電。Lee表示：“這些結(jié)果不僅能加速新興類型的電植入物的使用，而這些新型的電植入物需要更高的功率，才能在人體中提供多種便捷的診斷和治療功能，因此能夠長(zhǎng)期使用當(dāng)前可用的植入物。”團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)期待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。他總結(jié)說(shuō)：“我們的設(shè)備可能不適用于'鋼鐵俠'，但它可以為醫(yī)療植入物提供足夠的功率。”
