Сингапурские и китайские ученые разработали имплантируемую систему для длительного высвобождения лекарств, не требующую внешних источников питания. Отчет о работе опубликованв 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.

Резуервуар с насосом и микротрубкой. Peiyi Song et al., Advanced Materials, 2017

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.

TENGс 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).

Принцип работы, устройство и внешний вид системы. Peiyi Song et al., Advanced Materials, 2017

В ходе эксперимента исследователи установили iDDS на изолированный свиной глаз, введя микротрубку под склеру. Генератор, приводимый в движение руками, обеспечил равномерное поступление флуоресцирующего раствора в переднюю камеру глаза (введение в нее лекарств необходимо при глаукоме). В зависимости от скорости вращения скорость поступления раствора составила от 5,3 до 40микролитров в минуту.

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.

Автор: Олег Лищук