Швейцарські вчені створили тонкий мікронагрівач з магнію, який може бути використаний в медичних імплантатах для доставки ліків. Під дією зовнішнього магнітного радіочастотного поля частина резонатора нагрівається, утворюючи невеликий отвір у захисному полімерному шарі, через який може вивільнятися лікарський засіб, впливаючи на невелику ділянку тканини. Дослідження опубліковано в журналі.
Багато вживлених пристроїв необхідно постачати електроенергією, щоб вони почали роботу в потрібний час. Біорозкладені батареї, іоністори і фотоелементи додають пристрою маси і обсягу або, в разі фотоелектричних пристроїв, виробляють енергію тільки якщо знаходяться поблизу кожного покриву. Як альтернативний спосіб доставки енергії до пристроїв всередині тіла іноді застосовують радіочастотні магнітні поля, які взаємодіють з резонансним коливальним контуром всередині імплантату. Якщо таких контурів з різними резонансними частотами кілька, кожним з них можна керувати, прикладаючи поля з потрібними частотами.
Матьє Рюгг (Matthieu Rüegg) з колегами з Федеральної політехнічної школи Лозанни застосували цю технологію, щоб створити з магнію біорозсмоктуваний пристрій для прицільної доставки ліків. Термічним напиленням вони утворили на скляній підкладці тонку плівку магнію, на якій травленням іонним пучком нанесли малюнок, отриманий фотолітографією. Потім очистили платівку від надлишків захисного полімеру за допомогою кисневої плазми і ацетону.
При контакті з водою магній активно переходить в розчинну форму гідроксиду, тому всі процедури проводили в безводному середовищі. Але щоб перевірити, наскільки швидко пристрій розкладається в організмі, автори помістили скло з магнієвими контурами у фосфатний буферний розчин.
Вже через 50 хвилин резонатор повністю розчинився. Більш того, в розчині пристрій пропрацював трохи більше чотирьох хвилин, після чого тріщин в структурі стало занадто багато і струм перестав текти. Для використання цієї технології на практиці автори роботи пропонують захищати шар магнію біосумісними покриттями. Вчені припускають, що пристрій на основі нової технології зможе пропрацювати протягом декількох днів або тижнів, а потім розчиниться за лічені хвилини.
Товщина магнієвого резонатора становила два мікрони, щоб зберігалася здатність давати опір всього в кілька Ом і було технічно можливо здійснити напилення. Залежно від геометрії пристрою змінювалася його резонансна частота, яку з достатньою точністю передбачали розрахунки.
За рахунок наявності звивистого малюнка частина резонатора розігрівалася і рвала полімерну захисну плівку. Знадобилося всього 10 Ватт, щоб мікронагрівач утворив у захисному полімерному шарі отвір, через який, в теорії, повинні надходити ліки в організм.
Біоматеріали вже давно активно використовують у медицині, а також розвивають і створюють нові в лабораторіях. Наприклад, вчені впровадили імплантат у кістку собаки, розробили систему прицільної доставки ліків і навіть повернули рухливість ногам паралізованих мавп за допомогою імплантату в мозок. А про використання вживлених чіпів не для медичних цілей ми розповіли в нашому матеріалі «Чіп тобі в руку».