Сингапурские и китайские ученые разработали имплантируемую систему для длительного высвобождения лекарств, не требующую внешних источников питания. Отчет о работе опубликован в журнале Advanced Materials.
Имплантируемые системы доставки лекарств (iDDS) используются при ряде хронических заболеваний (например, сахарном диабете), при которых необходимо длительное введение препаратов. Их применение исключает риск несвоевременного приема лекарства и обеспечивает его равномерную концентрацию в месте действия. Как правило, такие устройства получают энергию от встроенных батарей или аккумуляторов, что требует периодического извлечения прибора или чрескожной подзарядки. Существующие экспериментальные системы, которые питаются за счет биохимических реакций, естественных электрических потенциалов организма или пьезоэлектрических генераторов, работающих от вибрации органов, имеют относительно большой размер и недостаточную производительность.
Сотрудники Наньянского технологического университета с коллегами из других вузов разработали экспериментальную iDDS на основе недавно созданного трибоэлектического наногенератора (TENG). Такие генераторы позволяют эффективно получать электроэнергию из механической работы за счет образования статического электричества.
Ученые изготовили TENG из двух миниатюрных медных дисков, играющих роль статора и ротора, которые разделены электризующимся слоем политетрафторэтилена. По замыслу авторов, в окончательном варианте устройства вращение элементов генератора должно происходить за счет естественных движений тела.
TENG с помощью двух золотых электродов подключен к электрохимическому насосу, в резервуаре для лекарственного раствора. Насос представляет собой изолированные от лекарства емкости с деионизированной водой. При подаче тока на электроды происходит разложение воды с образованием газообразных кислорода и водорода, которые постепенно раздувают емкости насоса и продолжительно высвобождают препарат через микротрубку. Насос, резервуар и микротрубка изготовлены из биосовместимого полидиметилсилоксана, который позволяет пополнять резервуар с помощью обычного шприца с иглой (проколы стенки не приводят к появлению течи).
Представленная iDDS пока служит подтверждением действенности использованного подхода, для клинического применения она нуждается в ряде доработок, пишут авторы.
Ранее научный коллектив из Китая и США разработал гибкий TENG, в котором в качестве электрода используется проводящая жидкость (солевой раствор), заключенная в эластичную полимерную оболочку. Такой генератор в отличие от жестких устройств хорошо подходит для получения энергии от движений человеческого тела.
Олег Лищук
