Комплект мини-беспроводной лампы для трансформации клинического здравоохранения

Исследователи из Университета Сент-Эндрюс и Кёльнского университета разработали новую аппаратную платформу, которая позволяет размещать меньшие беспроводные источники света внутри человеческого тела.

новый поиск, Опубликовано сегодня в журнале Science Advances.Он предполагает, что эти источники света позволят использовать новые, минимально инвазивные методы лечения и лучшего понимания заболеваний, которые в настоящее время требуют имплантации громоздких устройств.

Биомедицинские имплантаты уже произвели революцию в здравоохранении, предоставив решения, которые изменили жизнь многих людей. Имплантаты на основе электродов, такие как кохлеарные имплантаты, кардиостимуляторы и стимуляторы мозга, работают на основе электрической стимуляции клеток человека. Он может помочь восстановить слух, нормализовать работу сердца и смягчить последствия изнурительных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.

Новый подход, представленный учеными из Германии и Шотландии, основан на интеграции органических светодиодов (OLED) в «акустические антенны». OLED-дисплеи обычно встречаются в современных смартфонах и телевизорах высокого класса. Они состоят из тонких слоев органического вещества, которые могут откладываться практически на любой поверхности.

«Мы воспользовались этим свойством, чтобы разместить OLED-дисплеи непосредственно на акустической антенне, объединив таким образом уникальные свойства обеих платформ в одном очень компактном устройстве», — объясняет профессор Малте Гатер из Калифорнийского университета. Школа физики и астрономии.

Новые устройства работают на частотах ниже мегагерца, которые также используются в морской связи, поскольку вода на этой частоте слабо поглощает электромагнитные поля. Однако, в отличие от подводных лодок, предполагаемое применение в биомедицине требует очень мало места для устройства, поэтому классические антенны, используемые в наших радиоприемниках и смартфонах, будут очень большими на этой частоте.

«В отличие от классической антенны, акустическая антенна может быть очень маленькой, даже при сборе энергии из низкочастотного электромагнитного поля», — сказал Джулиан Батчер, который разработал новые устройства в рамках своей докторской диссертации.

Беспроводное светоизлучающее устройство предназначено для оптической стимуляции, которая стала многообещающей альтернативой электрической стимуляции, поскольку она может быть более избирательной к клеткам и даже позволяет стимулировать отдельные клетки посредством генетической модификации. Такие методы уже показали многообещающие результаты в ранних клинических испытаниях, например, при лечении неизлечимых иначе заболеваний глаз.

Для многих новых приложений необходимо стимулировать несколько участков независимо, поэтому современные стимуляторы мозга часто включают в себя большое количество электродов. Этот подход наиболее широко применяется такими компаниями, как Neuralink Илона Маска. Однако идеальный стимулятор должен состоять из небольших распределенных устройств, которыми можно было бы управлять и считывать сантиметры внутри тела без проводов, что полностью устраняет необходимость в проводке к телу и через него.

Как и в случае с электрическими антеннами, а также по причине того, что радиоантенны обычно больше, чем антенны смартфонов, размер как классических, так и акустических антенн определяет частоту, на которой работает устройство, и, следовательно, частоту принимаемого магнитного поля. Это свойство используется в новых беспроводных источниках света: устанавливая разные значения рабочей частоты разных акустических антенн путем незначительного изменения их размера, ученые могут управлять многими своими маленькими электрическими лампочками независимо, включая и выключая каждую по отдельности. В будущем это может позволить индивидуально манипулировать множеством раздражителей в разных частях тела, например, для лечения изнурительных неврологических расстройств.

Благодаря новой платформе устройств ученые стали на шаг ближе к разработке «идеального стимулятора», сочетающего минимальный размер устройства, низкую частоту срабатывания и оптическую стимуляцию.

Профессор Гейтер стремится продолжить работу: «В качестве следующего шага мы уменьшим размер наших беспроводных OLED-дисплеев и протестируем нашу технологию на модели животного».

категория
исследовать