Учёные из Оксфордского университета создали миниатюрную мягкую литий-ионную батарею, специально для биомедицинских устройств — от кардиостимуляторов до систем дефибрилляции.
Эта инновационная батарея сделана из биосовместимого гидрогеля и активируется светом, может перезаряжаться и, что важно, разлагается в организме. Она открывает новые возможности для малых устройств, таких как системы доставки лекарств и микророботы, работая как надежный источник питания.
«На сегодняшний день это самая маленькая гидрогелевая литий-ионная батарея с высокой плотностью энергии», — заявил доктор Юцзя Чжан, ведущий исследователь и доцент Федеральной политехнической школы Лозанны.
Миниатюрные устройства для биомедицины, зачастую размером не более пары миллиметров, требуют столь же компактных источников питания, которые к тому же должны быть мягкими и безопасными для взаимодействия с живыми тканями. Желательно, чтобы батарея была биосовместимой, биоразлагаемой и дистанционно управляемой. Однако объединить эти характеристики в одном источнике питания оказалось весьма сложно, и подходящее решение долго не находилось.
Для преодоления этой задачи специалисты Оксфорда разработали крошечную литий-ионную батарею из гидрогеля. В её основе — процесс, называемый «сборка с поверхностно-активными веществами», где три микроскопические капли объёмом по 10 нанолитров соединены с помощью молекул-подобных мыла. Две из капель содержат литий-ионные частицы, взаимодействие которых и создаёт энергию.
По словам разработчиков, такая батарея на базе гидрогеля не только решает проблему безопасного питания биомедицинских устройств, но и подходит для минимально инвазивных технологий. Она активируется светом, что упрощает её включение и управление, а также может быть перезаряжена и безопасно разлагается со временем.
В ходе тестов эта капельная батарея смогла не только поддерживать обмен заряженными молекулами между искусственными клетками, но и стимулировать сердцебиение и дефибрилляцию у мышей. Включение магнитных частиц также позволяет перемещать батарею, превращая её в мобильный источник энергии. Результаты экспериментов показали, что эта батарея — потенциально полезное беспроводное и биоразлагаемое решение для лечения сердечных аритмий, которые остаются одной из основных причин смертности в мире.
