Un dispositif de récupération et de stockage d’énergie sans fil. (A) Illustration montrant la vue schématique éclatée de la structure du dispositif. (B) Illustration schématique du système d’alimentation intégré pour alimenter l’électronique implantable. (C) Photographie du système d’approvisionnement en énergie intégré attaché au tissu musculaire. (D) Résultat de la simulation par éléments finis et photographies du dispositif dans des configurations torsadées et courbées. (E) Photographies recueillies à différentes étapes de la dissolution accélérée du dispositif dans 0,1 M PBS (pH 7,4, 80°C). Photo : H. W. Sheng, Université de Lanzhou. Crédit: Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adh8083
Une équipe de bioingénieurs de l’Université de Lanzhou, de l’Université de technologie de Dalian et de l’Université normale de Qinghai, toutes en Chine, travaillant avec deux collègues de l’Université d’État de Pennsylvanie aux États-Unis, a développé un supercondensateur souple et implantable capable d’alimenter des dispositifs implantables. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiquesle groupe décrit comment son supercondensateur a été fabriqué et ses performances lors des tests.
Des recherches antérieures ont montré que des dispositifs implantables peuvent être développés pour être utilisés dans la surveillance ou le traitement de diverses affections. Malheureusement, les moyens d’alimenter de tels appareils font encore défaut. Dans cette nouvelle étude, l’équipe de recherche a développé une nouvelle façon d’alimenter de tels appareils en utilisant un supercondensateur au lieu d’une batterie. Un supercondensateur, contrairement aux batteries, stocke l’électricité sous sa forme électrique ; les batteries stockent l’énergie chimique, ce qui rend les supercondensateurs non seulement plus flexibles, mais aussi plus légers.
Le supercondensateur créé par les chercheurs devait avoir une caractéristique différente de celle utilisée dans d’autres applications non médicales : chaque partie devait être à la fois biodégradable et inoffensive pour le patient lors de sa dégradation. Le supercondensateur développé par l’équipe a été fabriqué en utilisant une feuille de zinc comme anode, un sulfure de molybdène comme cathode et un gel d’alginate pour servir d’électrolyte. Une deuxième bobine de magnésium, placée sur la peau au-dessus de la partie du corps où le supercondensateur était implanté, a été utilisée pour le chargement sans fil.
Le supercondensateur a d’abord été testé pour s’assurer qu’en se dégradant, il ne dépassait pas les tolérances sanitaires recommandées pour les matériaux à partir desquels il était fabriqué. Il a ensuite été connecté à un dispositif de distribution de médicaments implantable développé précédemment, également biodégradable. Le dispositif combiné a ensuite été implanté chez des souris souffrant de fièvre induite par des infections à levures. Les chercheurs ont ajouté un médicament au dispositif, qui a été implanté chez les souris testées. Après une courte période de temps, les souris portant les dispositifs implantés présentaient une fièvre légère.
L’équipe reconnaît que davantage de travail est nécessaire avant que leur supercondensateur soit prêt à être utilisé chez des patients humains. Par exemple, aucun moyen de l’arrêter n’a encore été développé.
Plus d’information:
Hongwei Sheng et al, Un système d’alimentation en énergie implantable souple qui intègre une recharge sans fil et des supercondensateurs hybrides Zn-ion biodégradables, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adh8083
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Citation: Un supercondensateur souple pouvant être utilisé pour alimenter des dispositifs implantables (24 novembre 2023) récupéré le 24 novembre 2023 sur
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