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I dispositivi medici impiantabili come apparecchi acustici o pacemaker è di enorme valore, ma tenerli caricati può comportare nel tempo interventi invasivi per sostituire le batterie scariche. Gli scienziati della King Abdullah University of Science and Technology (Kaust) dell’Arabia Saudita stanno proponendo una potenziale soluzione a questo problema, hanno sviluppato un piccolo dispositivo impiantabile che può essere ricaricato attraverso la pelle con gli ultrasuoni.

Il nuovo materiale consente ai dispositivi medici impiantabili di essere caricati ad ultrasuoni attraverso la pelle umana, potrebbe eliminare la necessità di procedure invasive per sostituire le batterie in dispositivi come il pacemaker. La ricerca è stata pubblicata nella Rivista ACS Nano

I ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (Kaust) ritengono che gli idrogel biocompatibili – lunghe molecole polimeriche reticolate per formare una rete tridimensionale – possano essere trasformati in piccoli generatori di elettricità assorbendo le onde sonore che attraversano il corpo umano.

I dispositivi elettronici impiantabili come i pacemaker per regolare il battito cardiaco, le pompe elettroniche che rilasciano insulina e apparecchi acustici, sono sempre più utilizzati per porre rimedio a gravi problemi di salute a lungo termine, in genere sono progettati per essere minimamente dimensionati e ponderati per il comfort del paziente e non sono tossici per il corpo. Alimentare tali dispositivi è spesso un ostacolo alla progettazione, ridurre al minimo la necessità di procedure esterne – come un’operazione per sostituire la batteria – può migliorare i risultati dei pazienti.

Il nuovo dispositivo si basa su un tipo di idrogel biocompatibile, contiene molta acqua, consentendogli di allungarsi e flettersi in sicurezza, è l’ideale per l’uso nel corpo umano. Il team di ricerca guidato da Kanghyuck Lee, per creare il M-gel, ha combinato l’alcool polivinilico con nanoschede di MXene, un metallo duro di transizione.

Kanghyuck Lee ha detto:

«Proprio come la dissoluzione del sale nell’acqua lo rende conduttivo, abbiamo usato nanoschede MXene per creare l’idrogel biocompatibile. Siamo rimasti sorpresi di scoprire che il materiale risultante può generare energia elettrica sotto l’influenza delle onde ultrasoniche».

M-gel, genera una corrente quando una pressione applicata forza il flusso di ioni elettrici nell’acqua, riempiendo l’idrogel: quando questa pressione è il risultato di ultrasuoni, l’effetto è chiamato potenziale di vibrazione in flusso.

Il team di ricercatori ha dimostrato il concetto utilizzando una serie di sorgenti ad ultrasuoni, tra cui le sonde ad ultrasuoni che si trovano in molti laboratori e le sonde ad ultrasuoni utilizzate negli ospedali per l’imaging, sono stati in grado di caricare rapidamente un dispositivo elettrico inserito a diversi centimetri, sotto lo strato di carne di manzo.

Husam Alshareef del team di ricercatori, ha detto:

«Questo è un altro esempio dello straordinario potenziale degli idrogel MXene che abbiamo sviluppato nel nostro laboratorio per le applicazioni di rilevamento e di energia».

Lo scorso febbraio un team americano ha dimostrato un sensore indossabile che potrebbe aiutare i medici a rilevare a distanza i cambiamenti critici nei pazienti affetti da scompenso cardiaco prima che si verifichi una crisi sanitaria, al fine di prevenire il ricovero in ospedale.