研究人员开发了一种使用有源光子无线系统为医疗植入物供电的新方法

在过去的几十年里，医疗技术在植入设备的范围和效率方面取得了各种进步。例如，医学研究的发展导致了电子植入物的出现，如用于调节心率的起搏器和用于控制脊髓液流动的脑脊髓分流器。这些医疗设备中的大多数，包括心脏起搏器，都需要持续的能量来运行。自然，这会带来一些限制：为植入物提供能量的电池寿命有限。一旦电池耗尽，别无选择，只能进行侵入性手术来更换电池，这会带来手术并发症的风险，如擦伤、感染等不良事件。

在PNAS上发表的一项新研究中，由韩国科学技术研究院(GIST)的Jongho Lee教授领导的韩国研究小组更深入地找到了一个解决方案：他们试图开发一种策略，在没有侵入性手术或危险的穿透程序的情况下为设备内部的电池充电。李教授解释说：“生物医学电子植入物的最大需求之一是提供可持续的电力，以延长健康的生活，而无需更换电池。”虽然这是一个棘手的概念，但李教授认为答案在于活组织的“半透明性”。

这可以用一个有趣的现象来解释。当你举起手对着明亮的光线时，你会看到当光线穿过皮肤时，你的手的边缘会发光。受此启发，李教授和他的团队开发了一种“主动光子能量传输”方法，可以在体内产生电能。这个新颖的系统由两部分组成：一个可以贴在皮肤上的微型LED光源贴片(可以产生可以穿透组织的光子)和一个集成到医疗植入物中的光伏器件(可以捕获光子并产生电能)。该系统提供了一种可持续的方式来为医疗植入设备提供足够的电力，从而避免了任何高风险的替代方法。李教授说：“目前，缺乏可靠的电源限制了植入设备的功能和性能。如果我们能在体内获得足够的能量，我们就能开发出多功能、高性能的新型医疗植入物。”

当科学家在老鼠身上测试这种供电系统时，他们发现这种无线电力传输系统易于使用，并且不受天气、衣服、室内或室外条件等的影响。从源贴片发射的光子成功地穿透了小鼠的活组织。并且以无线和方便的方式给设备充电。李教授说：“这些成果不仅可以加速新型电子植入物的使用，还可以长期使用现有的植入物，而这些新型电子植入物需要更高的功率才能在人体内提供各种方便的诊断和治疗功能。”他的团队已经开始期待进一步的实验。他总结道，“我们的设备可能不适合钢铁侠，但可以为医疗植入物提供足够的电力。”

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