Разработан имплантат для доставки лекарств без внешних источников энергии
Сингапурские и китайские ученые разработали имплантируемую систему для длительного высвобождения лекарств, не требующую внешних источников питания. Отчет о работе опубликован в 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.
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.
TENG с 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).
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 40 микролитров 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.
Олег Лищук
Чистка панелей без воды в перспективе поможет снизить затраты на обслуживание солнечных электростанций
Итальянская компания Reiwa Engine совместно с компанией Enel Green Power, занимающейся производством энергии из возобновляемых источников, разработала робота Sandstorm для сухой очистки панелей солнечных батарей, сообщает New Atlas. Он способен перемещаться по ряду солнечных панелей, даже если они установлены неровно, и преодолевает между ними промежутки до 50 сантиметров. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Песок, грязь и пыль со временем покрывают поверхность панелей солнечных батарей, чем существенно снижают их эффективность. Особенно это актуально для засушливой пустынной местности, которая из-за обилия солнечных дней в году хорошо подходит для строительства крупных солнечных электростанций. С учетом быстрого развития солнечной энергетики можно ожидать стремительного роста их количества, а это значит, что для решения проблемы очистки загрязненных панелей со временем будет требоваться все больше трудозатрат и ценных ресурсов, таких как вода, которую сегодня обычно используют для мытья панелей. Сицилийский технологический стартап Reiwa Engine совместно с энергетической компанией Enel Green Power разработал робота Sandstorm. Он предназначен для автономной сухой очистки солнечных панелей с помощью щеток. Для робота не требуется идеально ровной установки солнечных панелей, так как он способен преодолевать разницу в высоте и промежутки между панелями до 50 сантиметров (разработчики не уточняют, как именно это происходит). После окончания чистки или при низком заряде батареи Sandstorm самостоятельно возвращается к док-станции для подзарядки. Прототип сперва протестировали в лаборатории компании Enel Green Power, а затем на мегаваттной секции солнечной электростанции в муниципалитете Тотана в Испании. В результате компания заключила контракт на поставку 150 роботов для работы на двух испанских солнечных электростанциях Totana и Las Corchas, суммарная мощность которых составляет 135 Мегаватт. Необычный способ бороться с загрязнениями на поверхности солнечных батарей предложила компания Tesla, которая запатентовала метод очистки с помощью лазерных лучей. Авторы патента предлагают подбирать параметры лазерных импульсов так, чтобы они не проникали через слой стекла и не представляли опасности для электроники.