Il team ha sviluppato un modo per caricare a distanza una batteria, come quello di un pacemaker, usando un morbido, materiale biocompatibile che assorbe le onde sonore passate attraverso il corpo. Attestazione:KAUST
I materiali morbidi e flessibili possono caricare ad ultrasuoni gli impianti bioelettronici, che potrebbe aiutare a ridurre la necessità di un trattamento chirurgico.
I dispositivi elettronici sono sempre più utilizzati per porre rimedio a problemi di salute gravi e a lungo termine, come pacemaker per regolare il battito cardiaco, pompe elettroniche che rilasciano insulina, e apparecchi acustici impiantabili. Le considerazioni chiave sulla progettazione di questi componenti mirano a ridurre al minimo le dimensioni e il peso per il comfort del paziente, e assicurano che il dispositivo non sia tossico per il corpo.
Un altro ostacolo è come alimentare i dispositivi. Le batterie le mantengono in funzione per un po', ma cambiare le batterie richiede un intervento chirurgico invasivo. Idealmente, la fonte di alimentazione deve essere ricaricata in modalità wireless.
Uno studio collaborativo tra i gruppi di scienziati dei materiali Husam Alshareef presso KAUST e l'esperto di imaging medico Abdulkader A. Alkenawi presso la King Saud bin Abdulaziz University for Health Sciences rivela un modo per caricare a distanza una batteria utilizzando un morbido, materiale biocompatibile che assorbe le onde sonore passate attraverso il corpo.
Gli idrogel sono costituiti da lunghe molecole polimeriche reticolate per formare una rete tridimensionale che può contenere una grande quantità di acqua. Questo conferisce agli idrogel una consistenza flessibile ed estensibile, ma significa anche che sono sia conduttori elettrici che biocompatibili, rendendoli ideali per applicazioni bioelettroniche.
Un microdispositivo per la somministrazione di farmaci potrebbe essere impiantato sotto la pelle al posto di iniezioni multiple. Potrebbe essere ricaricato a distanza usando l'idrogel del team. Attestazione:KAUST
Kanghyuck Lee, autore principale dello studio, spiega come il team ha combinato alcol polivinilico con nanofogli di MXene, un carburo di metallo di transizione, nitruro o carbonitruro. "Proprio come sciogliere il sale nell'acqua lo rende conduttivo, abbiamo usato i nanoflakes di MXene per creare l'idrogel, ", afferma Lee. "Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che il materiale risultante può generare energia elettrica sotto l'influenza delle onde ultrasoniche".
Il loro idrogel, che chiamano M-gel, genera una corrente quando una pressione applicata forza il flusso di ioni elettrici nell'acqua, riempire l'idrogel. Quando questa pressione è il risultato degli ultrasuoni, l'effetto è chiamato potenziale di vibrazione in streaming.
Il team KAUST ha dimostrato il concetto utilizzando una gamma di sorgenti ultrasoniche, comprese le punte ecografiche presenti in molti laboratori e le sonde ecografiche utilizzate negli ospedali per l'imaging. Sono stati in grado di caricare rapidamente un dispositivo elettrico sepolto a diversi centimetri di carne bovina.
"Questo è un altro esempio dell'impressionante potenziale degli idrogel MXene che abbiamo sviluppato nel nostro laboratorio per applicazioni di rilevamento ed energia, " ha detto Alshareef.
