(PhysOrg.com) -- I pacemaker e altri dispositivi medici impiantati richiedono corrente elettrica per funzionare. La sostituzione della batteria richiede un'operazione aggiuntiva, che è un ulteriore stress per il paziente. Un team giapponese guidato da Eijiro Miyako presso il National Institute of Advanced Industrial Science and Technology ha ora introdotto un approccio alternativo sulla rivista Angewandte Chemie :un convertitore impiantabile che può essere semplicemente irradiato con luce laser attraverso la pelle.
I dispositivi bioelettronici aiutano molti pazienti a vivere più a lungo ea sperimentare una migliore qualità della vita. I pacemaker non sono gli unici impianti elettronici utilizzati oggi; ci sono anche "pain pacemaker" che alleviano il dolore cronico grave. Questi sono neurostimolatori che inviano impulsi elettrici direttamente al midollo spinale per bloccare il percorso del segnale che trasmette il dolore al cervello. Un altro esempio è la pompa per farmaci impiantabile, che può dirigere antidolorifici vicino al midollo spinale o fornire insulina per i diabetici.
Tali impianti elettronici sono generalmente alimentati da batterie al litio che durano al massimo dieci anni. La batteria deve quindi essere sostituita in un'altra operazione. Una versione ricaricabile è quindi auspicabile. Attualmente sono disponibili diverse alternative, come le cellule elettriche che sono guidate dal glucosio all'interno del corpo, o dinamo a comando muscolare. Lo svantaggio è che la produzione di corrente non può essere controllata. Altri approcci operano attraverso la generazione di corrente elettromagnetica, ma questo può disturbare i dispositivi elettronici nelle vicinanze.
Il team giapponese ha ora sviluppato un'alternativa interessante, un dispositivo che fornisce corrente all'irradiazione con un laser. Al centro del sistema ci sono nanotubi di carbonio finemente suddivisi inglobati in una matrice di silicio. Questi assorbono la luce laser e convertono l'energia luminosa in calore in modo molto efficace. Questa energia termica viene a sua volta convertita in corrente elettrica dal minuscolo dispositivo. Ciò funziona attraverso l'effetto Seebeck:in un circuito elettrico composto da due conduttori diversi, in questo caso una disposizione speciale di materiali semiconduttori, una differenza di temperatura tra i contatti si traduce in una piccola tensione. Solo il lato del dispositivo rivestito con il composito di nanotubi di silicio/carbonio che viene irradiato si riscalda, che fornisce la differenza di temperatura richiesta. Poiché i nanotubi di carbonio assorbono molto bene in una gamma di lunghezze d'onda che possono passare attraverso i tessuti, il dispositivo, che non deve essere più grande di un cubo di mezzo centimetro, può essere impiantato sotto la pelle. La semplice irradiazione dovrebbe quindi consentire di generare una tensione sufficiente per caricare la batteria di un pacemaker o di un altro dispositivo.
I ricercatori stanno ora lavorando per rendere la conversione energetica del dispositivo ancora più efficiente e per aumentarne la sicurezza per le applicazioni mediche.
