Un novedoso sistema inalámbrico fotónico activo para impulsar implantes médicos
El uso de implantes médicos en cuerpos humanos genera la necesidad de cirugía invasiva para reemplazar las baterías agotadas, lo que aumenta el riesgo de complicaciones quirúrgicas en los pacientes Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju
Durante las últimas décadas, la tecnología médica ha experimentado varios avances en términos del alcance y la eficiencia de los dispositivos implantables. Por ejemplo, los avances en la investigación médica han dado lugar a la aparición de implantes electrónicos, como los marcapasos, para regular el ritmo cardíaco; y derivaciones espinales cerebrales para controlar el flujo de líquido cefalorraquídeo. La mayoría de estos dispositivos médicos, incluido el marcapasos, requieren una fuente constante de energía para funcionar. Naturalmente, esto genera algunas limitaciones: las baterías, que proporcionan una fuente de energía para los implantes, tienen una vida útil finita. Una vez que se agota la energía de la batería, no hay otra opción que realizar una cirugía invasiva para reemplazar la batería, lo que presenta un riesgo de complicaciones quirúrgicas, como hematomas, infecciones y otros eventos adversos.
En un nuevo estudio publicado en PNAS, un grupo de investigación de Corea del Sur, dirigido por el profesor Jongho Lee de GIST, investigó más a fondo para encontrar una solución: intentaron desarrollar una estrategia para recargar la batería interna de los dispositivos sin cirugía invasiva o Procedimientos penetrantes riesgosos. El profesor Lee explica: «Una de las mayores demandas en los implantes electrónicos biomédicos es proporcionar energía eléctrica sostenible para una vida saludable prolongada sin cirugías de reemplazo de batería». Aunque este es un concepto engañoso, el profesor Lee cree que la respuesta se encuentra en la ‘translucidez’ del tejido vivo.
Esto puede explicarse por un fenómeno interesante. Cuando levanta la mano hacia una luz potente, puede ver que los bordes de la mano brillan cuando la luz pasa a través de la piel. Inspirándose en esto, el profesor Lee y su equipo desarrollaron un método de «transferencia de energía fotónica activa», que puede generar energía eléctrica en el cuerpo. Este novedoso sistema constaba de dos partes: un parche de fuente de micro-LED acoplable a la piel que puede generar fotones que penetrarían a través de los tejidos y un dispositivo fotovoltaico integrado en un implante médico que puede capturar los fotones y generar energía eléctrica. Este sistema proporciona una forma sostenible de suministrar al dispositivo de implante médico suficiente energía para evitar cualquier método de reemplazo de alto riesgo. El profesor Lee dice: «Actualmente, la falta de una fuente confiable de energía limita la funcionalidad y el rendimiento de los dispositivos de implante. Si podemos asegurar suficiente energía eléctrica en nuestro cuerpo, se pueden desarrollar nuevos tipos de implantes médicos con diversas funciones y alto rendimiento». «
Cuando los científicos probaron este sistema de energía en ratones, descubrieron que este sistema inalámbrico de transferencia de energía es fácil de usar, independientemente del clima, la ropa, las condiciones interiores o exteriores, etc. Los fotones de luz emitidos por el El parche fuente penetró con éxito tejidos vivos en ratones y recargó el dispositivo de manera inalámbrica y conveniente. «Estos resultados permiten el uso a largo plazo de los implantes actualmente disponibles, además de acelerar los tipos emergentes de implantes eléctricos que requieren una mayor potencia para proporcionar funciones terapéuticas y de diagnóstico diversas y convenientes en los cuerpos humanos», dice el profesor Lee, satisfecho con los esfuerzos de su equipo y ya está deseando continuar con sus experimentos. Concluye: «Nuestro dispositivo probablemente no funcionaría para ‘Iron Man’, pero puede proporcionar suficiente energía para los implantes médicos».
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El cuerpo humano como conductor eléctrico, un nuevo método de transferencia de energía inalámbrica Más información: Juho Kim et al, Transferencia de energía inalámbrica fotónica activa a tejidos vivos, Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2020). DOI: 10.1073/pnas.2002201117 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por GIST (Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju) Cita: Una novela active photonic wireless system to power medical implants (7 de julio de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2020-07-photonic-wireless-power-medical-implants.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.