Os chineses criaram um carregador sem fio que pode ser colocado com segurança dentro de uma pessoa

Cientistas chineses criaram um dispositivo sem fio biodegradável que pode receber e até armazenar energia dentro de uma pessoa – sob a pele. Poderia alimentar implantes bioeletrônicos, como sistemas de administração de medicamentos totalmente biodegradáveis.

Uma fonte de energia sem fio e um dispositivo de armazenamento de energia criado por cientistas chineses. Fonte da imagem: Universidade de Lanzhou

Sistemas bioeletrônicos implantáveis, como sensores de monitoramento e implantes de administração de medicamentos, são formas minimamente invasivas e confiáveis ​​de monitorar e tratar pacientes com precisão. No entanto, de acordo com um artigo publicado quinta-feira na revista Science Advances liderado por pesquisadores da Universidade de Lanzhou, o desenvolvimento de módulos de energia para operar esses dispositivos está atrasado em relação ao desenvolvimento de sensores e blocos de circuito biocompatíveis e biodegradáveis.

Embora existam fontes de alimentação biodegradáveis, muitas vezes elas só podem ser usadas uma vez e não são potentes o suficiente para aplicações biomédicas. Além disso, as fontes de alimentação ligadas aos carregadores transdérmicos podem causar inflamação e as fontes de alimentação que funcionam com baterias não recarregáveis ​​podem necessitar de substituição cirúrgica, o que pode causar complicações.

Para resolver esta deficiência, os pesquisadores propuseram um sistema de energia implantável sem fio que possui “alta eficiência de armazenamento de energia e propriedades favoráveis ​​de interação com os tecidos”. O seu design macio e flexível permite-lhe adaptar-se à forma dos tecidos e órgãos.

O dispositivo de alimentação sem fio consiste em uma bobina de magnésio que carrega o dispositivo quando uma bobina de transmissão externa é colocada na pele sobre o implante. Assim como acontece com o carregamento sem fio de um smartphone. A energia recebida pela bobina sob a pele passa por um circuito e depois entra em um módulo de armazenamento de energia que consiste em supercapacitores híbridos de íons de zinco (ionistores). De acordo com suas características, os ionistores ocupam uma posição intermediária entre um capacitor e uma fonte de corrente química, por exemplo, uma bateria. Embora os supercapacitores armazenem menos energia por unidade de volume do que as baterias de lítio, eles têm altas densidades de potência e podem, portanto, fornecer consistentemente grandes quantidades de energia.

O protótipo do sistema de fornecimento de energia, encerrado em um implante flexível e biodegradável, semelhante a um chip, combina recepção e armazenamento de energia em um único dispositivo. A energia pode ser fornecida através de um circuito elétrico diretamente ao dispositivo bioeletrônico conectado, bem como a um supercapacitor onde é armazenada “para fornecer uma descarga contínua e estável para alimentar o dispositivo bioeletrônico” após a conclusão do carregamento.

O zinco e o magnésio são essenciais ao corpo humano, e os pesquisadores observam que as quantidades contidas no aparelho estão abaixo dos níveis de ingestão diária, tornando os implantes solúveis biocompatíveis. Todo o aparelho é envolto em um polímero e cera que pode dobrar e deformar de acordo com a estrutura do tecido em que é colocado.

Testes do dispositivo em ratos mostraram que ele pode funcionar de forma eficaz por até 10 dias e se resolve completamente em dois meses. O tempo de operação do dispositivo pode ser alterado alterando a espessura e a composição química da camada encapsulante. Para demonstrar a funcionalidade da fonte de alimentação, os pesquisadores conectaram supercapacitores empilhados a uma bobina receptora e a um dispositivo biodegradável de administração de medicamentos e os implantaram em ratos. O protótipo implantável não estava contido em um único dispositivo, mas consistia em partes encapsuladas separadas e conectadas entre si. Um dispositivo de administração de medicamento contendo um medicamento antiinflamatório foi implantado em ratos com febre fúngica. Durante o período de observação de 12 horas, a temperatura no grupo sem implante foi significativamente mais alta do que no grupo com implante.

Os pesquisadores notaram que o problema de ligar e desligar o aparelho permanece, já que ele só para de funcionar quando a carga acaba. No entanto, na sua opinião, o início de carregamento controlado também pode controlar a duração de ligar e desligar. Segundo os pesquisadores, os ratos que receberam o implante sem recarga também experimentaram alguma liberação passiva do medicamento, pois a temperatura registrada nesse grupo também foi reduzida em comparação ao grupo controle.

No entanto, o artigo afirma que o protótipo “representa um passo importante no avanço de uma ampla gama de dispositivos bioeletrônicos transitórios implantáveis, capazes de fornecer soluções energéticas eficientes e confiáveis”.