通過永久性植入式設備概念通過皮膚為電池充電

柔軟而柔軟的材料可以對生物電子植入物進行超聲波充電，這可以幫助減少對外科治療的需求。電子設備越來越多地用于解決嚴重和長期的健康問題，例如用于調節心跳的起搏器，釋放胰島素的電子泵以及可植入的助聽器。這些組件的關鍵設計考慮因素旨在使尺寸和重量最小化，以使患者感到舒適，并確保該設備對身體無毒。

另一個絆腳石是如何為設備供電。電池可以使它們工作一段時間，但是更換電池需要進行侵入性手術。理想情況下，電源需要無線充電。

KAUST的材料科學家Husam Alshareef與醫學影像專家Abaudulkader A. Alkenawi的研究小組進行了合作研究，揭示了一種使用柔軟的生物相容性材料對電池進行遠程充電的方法，該材料吸收通過的聲波身體。

水凝膠是由長鏈交聯的高分子分子制成的，可形成一個三維網絡，可以容納大量的水。這使水凝膠具有柔韌性和可拉伸的質地，但也意味著它們既是導電體又是生物相容性的，使其成為生物電子應用的理想選擇。

代替多次注射，可以將藥物輸送微型設備植入皮膚下。可以使用團隊的水凝膠對它進行遠程充電。信用：KAUST

該研究的主要作者Kanghyuck Lee解釋了該團隊如何將聚乙烯醇與MXene(過渡金屬碳化物，氮化物或碳氮化物)納米片相結合。“就像將鹽溶解在水中使之具有導電性一樣，我們使用了MXene納米薄片來制造水凝膠，” Lee說。“我們驚訝地發現所產生的材料可以在超聲波的影響下產生電能。”

當施加的壓力迫使水中的電子離子流填充水凝膠時，它們的水凝膠(稱為M凝膠)會產生電流。當此壓力是超聲波產生的結果時，該效應稱為流動振動勢。

KAUST團隊通過使用多種超聲源(包括許多實驗室中發現的超聲頭和醫院中用于成像的超聲探頭)證明了這一概念。他們能夠快速給埋在牛肉幾厘米內的電子設備充電。

Alshareef說：“這是我們在傳感和能源應用實驗室中一直在開發的MXene水凝膠潛力巨大的另一個例子。”