Исследователи разработали новый тип гибкого оптоволоконного суперконденсатора, способного питать имплантируемые медицинские устройства — от нейростимуляторов до кардиостимуляторов.
Технология обещает повысить безопасность и долговечность биоэлектронных систем, работающих внутри человеческого тела.
Проблема: традиционные аккумуляторы несовместимы с телом
Имплантируемые устройства нуждаются в источниках энергии, которые безопасны для организма, гибки и долговечны.
Обычные аккумуляторы и конденсаторы не подходят: токсичные материалы, жёсткие структуры и риск побочных окислительно-восстановительных реакций делают их опасными для длительного использования.
Любая деградация или утечка может вызвать воспаление или отказ устройства — а замена требует повторных операций.
Решение: биосовместимый суперконденсатор на гидрогелевом волокне
Учёные представили термовытянутое гидрогелевое суперконденсаторное волокно (THBS), в котором электрод, электролит и токосъёмник объединены в единую структуру.
Такая архитектура сочетает прочность, гибкость и самовосстановление, сохраняя стабильность даже при деформациях, характерных для движений тела.
Материалы полностью биосовместимы:
- Поликапролактон (PCL), полиэтиленгликоль (PEG), поливиниловый спирт (PVA), поли(этилен-ко-винилацетат) (EVA) и хлорид натрия.
- В электрод добавлен активированный уголь и технический углерод для повышения ёмкости и проводимости.
- В электролите ионные связи между PVA и боратом натрия формируют устойчивую структуру с высокой прочностью и возможностью самовосстановления.
Волокно диаметром несколько сотен микрон можно производить серийно — от сантиметровых до микрометровых масштабов.
Испытания in vivo: стабильность и отсутствие иммунного ответа
В течение пяти недель после имплантации в организм мыши волоконный суперконденсатор демонстрировал стабильную работу, не вызывая воспаления.
Он обеспечивал питание светодиодов и стимулировал нервную систему, подтверждая возможность практического применения в имплантируемых биоустройствах.
Архитектура на основе волокон устойчива к изгибу, скручиванию и растяжению, что делает её пригодной для длительной работы в физиологических условиях.
Следующий этап — беспроводное питание
Исследователи планируют интегрировать THBS-волокна с системами беспроводной передачи энергии, чтобы создать полностью автономные имплантируемые системы.
Суперконденсаторы будут служить энергетическим буфером, компенсируя перебои и колебания мощности, обеспечивая бесперебойную работу биоэлектронных устройств.
Такой подход открывает путь к созданию нового поколения имплантируемых систем с обратной связью, объединяющих хранение и передачу энергии в единой биосовместимой архитектуре.
Источник: https://www.electropages.com/blog/2025/10/fibre-supercapacitor-implantable-body
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/