Ученые из Колумбийского университета (США) совершили прорыв в области медицинских технологий, создав микроскопический имплантируемый чип для непрерывного физиологического мониторинга. Объем устройства составляет менее 0,1 кубического миллиметра, что делает его сопоставимым по размеру с пылевым клещом — рассмотреть его можно только под микроскопом. Ключевой целью разработки было создание системы, которую можно вводить в организм с помощью обычной подкожной иглы, после чего она сможет передавать данные на внешние устройства, такие как мониторы пациентов или смартфоны. Для питания и связи исследователи применили инновационный подход, используя внешний ультразвук, подаваемый через стандартное медицинское ультразвуковое оборудование.
Научная публикация и значимость
Результаты этого передового исследования были опубликованы в авторитетном журнале Science Advances, что подчеркивает его научную ценность и потенциальное влияние на медицину.
Преимущества миниатюризации в медицине
Медицинские имплантаты открывают новые горизонты для мониторинга состояния пациентов, позволяя отслеживать различные биологические параметры — от базовых показателей здоровья до уровня глюкозы в крови. В отличие от других областей электроники, где миниатюризация часто driven эстетикой или удобством, в медицине уменьшение размеров устройств имеет критически важное практическое значение. Более компактные имплантаты значительно упрощают процедуру вживления, снижают травматичность для тканей и минимизируют риск побочных эффектов и отторжения.
Концепция «чип как система»
Как объясняет один из ведущих исследователей проекта, Кен Шепард, разработанная технология представляет собой принципиально новую концепцию «чип как система». Это означает, что крошечный чип сам по себе является законченной и полностью функциональной электронной системой, не требующей дополнительных внешних компонентов для работы. Такой подход может стать революционным для создания беспроводных, миниатюрных медицинских устройств, способных отслеживать широкий спектр физиологических параметров и применяться в различных клинических сценариях для улучшения диагностики и лечения пациентов.
Технологическая основа: почему ультразвук?
Исследовательская группа сообщает, что им удалось создать самую маленькую в мире однокристальную систему. Для питания и связи был выбран ультразвук, а не традиционные электромагнитные волны. Это решение обусловлено фундаментальными физическими принципами: длина волны электромагнитного излучения слишком велика для эффективного взаимодействия со столь микроскопическим устройством. Ультразвук же, при той же частоте, имеет значительно меньшую длину волны, что делает его идеальным для данной задачи. Для преобразования акустической энергии ультразвука в электрическую, необходимую для работы чипа, ученые интегрировали пьезоэлектрические материалы непосредственно в структуру интегральной схемы.
Текущие возможности и будущие перспективы
На текущем этапе разработки устройство способно измерять температуру тела. Однако технологический потенциал платформы гораздо шире — она может быть адаптирована для мониторинга множества других биологических параметров, таких как давление, уровень кислорода или специфические биомаркеры. Пока что ученые успешно продемонстрировали работу имплантатов для отслеживания температуры у лабораторных мышей. Следующая амбициозная цель команды — доработать технологию до уровня, пригодного для безопасного и эффективного применения в клинической практике на людях.
Источник: Medgadget.com
Больше интересных статей здесь: Здоровье.
Источник статьи: Имплантируемый ультразвуковой чип для физиологического мониторинга.
