Исследователи из Университета Райса представили первый нейронный имплант, который можно перенастраивать и заряжать дистанционно с помощью переменного магнитного поля. Разработка открывает дорогу к созданию более совершенных и безопасных вживляемых устройств.
В основе новой технологии лежит интегрированная микросхема особой конструкции. Она состоит из трех компонентов: магнитоэлектрической пленки размером 2 на 4 мм, которая преобразует переменное магнитное поле в электрический ток, CMOS-чипа и конденсатора для временного хранения энергии. Все они расположены на гибкой полимиидной подложке.
По словам авторов, лучше всего такие импланты подойдут для тех случаев, когда режим работы вживляемого устройства нужно постоянно регулировать — например, при лечении эпилепсии или болезни Паркинсона. Исследователи подчеркивают, что другие способы беспроводной передачи энергии и данных, включая ультразвук и электромагнитное излучение, неспособны обеспечить аналогичный уровень безопасности и надежности: так, магнитные поля, в отличие от электромагнитного излучения, не поглощаются тканями и не нагревают их, а также не отражаются от внутренностей, как ультразвук.
«Таким образом, новация потенциально позволяет создавать нейроимпланты для стимуляции нейронов, например, человеческого спинного мозга, которые будут управляться и заряжаться дистанционно с помощью специального пояса со встроенным магнитным передатчиком и аккумулятором, который пациенты смогут носить на повседневной основе», — указывают ученые.
Команда подтвердила долговременную надежность микросхемы в экспериментах со структурами из агара, которые имитировали человеческие ткани. Также имплант успешно испытали на обыкновенной гидре. В дальнейшем планируются тесты и на других животных моделях.
Пока микросхема может только принимать сигналы от исследователей и возбуждать нейроны, однако специалисты работают над тем, чтобы сделать связь двусторонней. Это позволит инновационным имплантам собирать данные о состоянии организма и передавать их на сторонние устройства, что существенно увеличит эффективность клинического применения разработки.
Источник: hightech.plus