Zukünftige medizinische Implantate könnten mithilfe von Ultraschall aufgeladen werden

Ob Herzschrittmacher zur Regulierung des Herzschlags oder spezielle Pumpen zur Insulinausschüttung: Elektronische Implantate sind bereits heute ein fester Bestandteil der modernen Medizin. Während wir uns weiter in eine Cyborg-Zukunft bewegen, werden ähnliche Implantate immer häufiger vorkommen. Aber wie versorgt man diese Geräte mit Strom? Das Auswechseln der Batterien ist nicht so einfach, wenn möglicherweise ein chirurgischer Eingriff erforderlich ist, nur um das betreffende Implantat zu lokalisieren.

Forscher der saudi-arabischen König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) und der König-Saud-bin-Abdulaziz-Universität legen den Grundstein für ein neues Methode zum Aufladen bioelektronischer Implantate – durch die Verwendung eines weichen, biokompatiblen Hydrogelmaterials, das in der Lage ist, Schallwellen zu absorbieren, die vom Körper übertragen werden draußen. Obwohl der Entwicklungsprozess noch am Anfang steht, haben sie gezeigt, dass es möglich ist, eine Reihe von zu verwenden Ultraschallgeräte zum schnellen Aufladen eines elektrischen Geräts, das in Form von mehrere Zentimeter tief im Gewebe vergraben ist Rindfleisch.

„Wir haben gezeigt, dass MXenes, eine neue Klasse zweidimensionaler Materialien, Ultraschallenergie absorbieren kann von handelsüblichen medizinischen Ultraschallsonden, wie sie in Arztpraxen und Krankenhäusern zu finden sind, oder sogar bei heim," Husam Niman Alshareef, ein Materialwissenschaftler bei KAUST, sagte gegenüber Digital Trends. „Wir haben MXene mit einem einfachen triboelektrischen Mikrogenerator gekoppelt, der es uns ermöglichte, diesen triboelektrischen Generator per Ultraschall aus der Ferne aufzuladen. Der MXene absorbiert die Ultraschallenergie aus der Ferne, ohne physischen Kontakt, und lädt den triboelektrischen Generator auf.“

Hydrogele werden aus langen Polymermolekülen gebildet, die zu einem dreidimensionalen Netzwerk vernetzt sind, das viel Wasser aufnehmen kann. Dadurch ist das Hydrogelmaterial flexibel und dehnbar, aber auch biokompatibel (d. h. es ist weder schädlich noch giftig für lebendes Gewebe) und ein guter elektrischer Leiter. Dies macht sie für bioelektronische Anwendungen wie diese äußerst nützlich.

„Der nächste Teil [unserer Forschung] besteht darin, das Gerät in Labortiere zu implantieren und sie zu testen Stabilität, langfristige Biokompatibilität und Feststellung, ob es irgendwelche nachteiligen Auswirkungen gibt“, Alshareef sagte.

Es ist noch zu früh, um mit Sicherheit sagen zu können, ob diese Technologie in zukünftigen medizinischen Implantaten wie Herzschrittmachern Einzug halten wird Neurostimulatoren, aber Alshareef ist hoffnungsvoll. Dies könnte, so sagte er, bedeuten, dass Patienten „möglicherweise keine schmerzhaften Operationen mehr ertragen müssen, um Batterien auszutauschen“.

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