Herzschrittmacher Sie haben ein Problem – und das ist nichts, was Sie von einem medizinischen Gerät hören möchten, das dem Herzen einer Person buchstäblich dabei hilft, normal weiterzuschlagen. Das Problem besteht lediglich darin, dass sie auf sperrige Batterien angewiesen sind, die aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden müssen.
Glücklicherweise haben Forscher aus China und den USA Vielleicht hast du eine Lösung gefunden. Sie haben einen alternativen batterielosen Herzschrittmacher entwickelt, der seinen benötigten Strom aus der Energie des Herzschlags gewinnt. Obwohl es noch nicht für die Implantation in Menschen geeignet ist, wurde es kürzlich erfolgreich an Schweinen getestet. Dies ist von Bedeutung, da die in der Studie verwendeten Schweineherzen ungefähr die gleiche Größe wie menschliche Herzen haben.
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„Unser symbiotischer Herzschrittmacher (SPM), der von einem iTENG (implantierbaren triboelektrischen Nanogenerator) angetrieben wird, ist der erste batterielose Herzschrittmacher mit eigener Stromversorgung. vollständig in erwachsene Schweine implantiert“, sagte Zhou Li, Professor an der Fakultät für Nanowissenschaften und Technologie der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, gegenüber Digital Trends. „SPM ist vom Phänomen der biologischen Symbiose inspiriert, bei der es um die Interaktion verschiedener darin lebender Organismen geht enge physikalische Assoziation – wie stickstofffixierende Bakterien mit Hülsenfrüchten – was ausgefallen und interessant ist Idee. Das SPM wandelt biomechanische Energie aus dem Herzschlag in Elektrizität um, um das Schrittmachermodul mit Strom zu versorgen, während es Impulse sendet. Das abnormale Herz kann durch diese Impulse korrigiert werden und das wiederhergestellte Herz wird mehr Energie für SPM bereitstellen.“
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Die jüngste Demonstration war bedeutsam, weil sie zeigte, dass die Energieabgabe des iTENG ausreicht, um den für einen kommerziellen medizinischen Herzschrittmacher erforderlichen Schwellenwert zu erreichen (und zu übertreffen). Das macht die Idee eines selbstantreibenden „Implantats fürs Leben“ nicht nur spannend, sondern auch realisierbar.
„Bis dies beim Menschen angewendet werden kann, ist es noch ein weiter Weg“, sagte Li. „Einige technische Herausforderungen müssen gelöst werden. Um den minimalinvasiven Implantationsprozess und einen besseren Komfort bei der Langzeitoperation in vivo zu gewährleisten, ist es notwendig ein iTENG entwickeln, das klein ist, eine hohe Energiedichte hat, eine effiziente Fixierung mit Biogewebe aufweist und langfristig ist Biosicherheit. Es hängt von der Entwicklung der Materialwissenschaften, der Mikro- und Nanofertigungstechnologien und der elektronischen Techniken ab.“
Die Arbeit ist jedoch nicht nur für Herzschrittmacher vielversprechend. Li schlug vor, dass eine ähnliche Technologie mit eigener Stromversorgung auch als Alternative zu anderen batteriebetriebenen medizinischen Implantatgeräten eingesetzt werden könnte. Dazu können Nervenstimulatoren, Muskelstimulatoren, Geräte zur Gewebereparatur und -konstruktion, Arzneimittelverabreichungssysteme und mehr gehören.
Es könnte auch für Verbrauchergeräte wie Wearables verwendet werden, die derzeit aufgeladen werden müssen. „Ich denke, dass elektronische Geräte in ein Zeitalter der autarken Energieversorgung eintreten“, sagte er.
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
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