Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали миниатюрные биоразлагаемые батареи для проглатываемых электронных устройств. Их изготовили из материалов, безопасных для человека, поэтому после прохождения через желудочно-кишечный тракт элементы питания могут разрушаться и всасываться организмом. Такой подход должен повысить безопасность устройств и уменьшить экологический ущерб после их выведения.
В испытаниях батареи выдавали напряжение до 1,84 вольта. Этого оказалось достаточно для работы двух систем: RFID-метки, способной передавать сигнал из желудка, и капсулы, подающей слабый электрический импульс на ткани желудка. Полученные результаты описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Engineering; ведущим автором работы стал бывший постдок MIT Мехмет Гирайхан Сай, а старшим автором — профессор Джованни Траверсо.
Основой батареи служат магниевый анод и катод из триоксида молибдена. В конструкции также используется гель-электролит с ионной жидкостью, а вся система рассчитана на полное биоразложение. Учёные создали два варианта элемента питания: диск диаметром 7,5 миллиметра и прямоугольный стержень длиной 24 миллиметра.
В растворе с высокой кислотностью, имитирующем желудочный сок, батареи сохраняли рабочие характеристики примерно три дня, после чего их эффективность постепенно снижалась. Полностью конструкции разрушались в течение нескольких недель. Прямоугольный вариант встроили в ранее разработанную капсулу, которая воздействует электрическим током на слизистую желудка и стимулирует выработку грелина — гормона голода.
Эксперименты на животных показали, что 20 минут стимуляции повышали уровень грелина примерно на 50 процентов. Постоянное воздействие батарея могла обеспечивать до трёх дней. Такая технология потенциально применима при заболеваниях, сопровождающихся тошнотой или потерей аппетита, включая кахексию — снижение массы тела у людей с онкологическими и другими хроническими заболеваниями.
Второе устройство оснастили биоразлагаемой RFID-меткой из молибдена и целлюлозы, предназначенной для контроля местоположения капсулы и соблюдения графика приёма лекарств. В отличие от ранее использовавшейся пассивной системы SAFARI, новая батарея обеспечила непрерывную передачу сигнала из желудочно-кишечного тракта на расстояние до 1,5 метра. Как сообщает MIT News, исследователи рассчитывают начать клиническое испытание SAFARI примерно через два года; работу поддержали Novo Nordisk, подразделения MIT и больницы Brigham and Women’s Hospital, а также американское агентство ARPA-H.