Ilmuwan China Ciptakan Pengisi Daya Nirkabel di Bawah Kulit

BEIJING - Para ilmuwan telah menciptakan perangkat pengisi daya nirkabel yang dapat dimasukkan di bawah kulit . Sejauh ini, alat ini hanya diuji pada hewan pengerat, namun jika penelitian lanjutan pada manusia berhasil, berarti implan medis akan menghilangkan baterai dan kabel yang menyertainya.

Sebagian besar perangkat bioelektronik, seperti sensor atau sistem pengiriman obat, seringkali dibatasi oleh kapasitas baterai yang terpasang. Seringkali komponen tersebut juga dihubungkan ke catu daya eksternal, namun hal ini berisiko menyebabkan infeksi, terutama jika pasien memerlukan pembedahan untuk melepas atau mengganti komponen.

Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan membangun prototipe chip pengisi daya nirkabel yang dapat ditanamkan di bawah kulit. Prototipe tersebut, diuji pada tikus, dapat mentransfer energi secara nirkabel ke seluruh tubuh atau memanen energi dari tubuh.



Dalam makalah yang diterbitkan pada 15 November di jurnal Science Advances, chip bawah kulit yang fleksibel dan lembut juga dapat beradaptasi dengan bentuk jaringan selama prosedur. Kemudian chip tersebut juga dapat terurai secara alami.

“Prototipe sistem catu daya kami mewakili langkah maju yang penting dalam memajukan berbagai perangkat medis implan yang dapat terbiodegradasi. Ini berpotensi untuk memberikan solusi energi yang efektif dan andal,” kata Wei Lan, profesor elektronik di School of Physical Science dan Teknologi di Universitas Lanzhou di Tiongkok, kepada Live Science, Minggu (24/12/2023).

Catu daya prototipe menggunakan kumparan magnesium yang mengisi daya ketika kumparan kedua ditempatkan di atas kulit. Daya melewati rangkaian dan kemudian memasuki modul penyimpan energi yang terbuat dari kapasitor hibrid zinc-ion.

Berbeda dengan baterai yang menyimpan energi dalam bentuk kimia, superkapasitor ini menyimpan daya dalam bentuk energi listrik. Baterai juga memiliki kepadatan daya yang tinggi dan dapat mengeluarkan sejumlah besar energi sekaligus, meskipun baterai menyimpan lebih sedikit energi per unit dibandingkan baterai.



Para peneliti menanamkan prototipe ini ke dalam implan mirip chip yang dapat terurai secara hayati yang menggabungkan pengumpulan energi dan penyimpanan energi. Ketika prototipe dipasang pada implan medis, daya dialirkan melalui sirkuit langsung ke perangkat dan masuk ke kapasitor untuk memastikan pasokan daya konstan.

Pada tikus, implan nirkabel bekerja hingga 10 hari dan larut sepenuhnya dalam waktu dua bulan – membuktikan kemampuan implan tersebut untuk terurai secara alami. Namun hal ini berpotensi bertahan lebih lama jika tim mengentalkan lapisan polimer pelindung dan lilin yang membungkus sistem, kata Lan.


Para peneliti juga menguji pengisi daya nirkabel sebagai sistem pengiriman obat dan memberikan obat anti-inflamasi kepada tikus yang demam. Setelah 12 jam, tikus yang tidak memiliki implan memiliki suhu tubuh yang jauh lebih tinggi dibandingkan tikus yang menggunakan chip, menunjukkan bahwa perangkat tersebut berhasil memberikan obat.

Namun prototipe baru ini perlu mengatasi beberapa rintangan sebelum siap diuji pada manusia. Dalam percobaan pemberian obat, beberapa tikus juga diberi implan tanpa muatan yang dicampur dengan obat antiperadangan – dan suhu tubuh mereka turun, yang menunjukkan adanya pelepasan obat secara pasif.



Tim juga belum menguasai menghidupkan atau mematikan perangkat, jadi perangkat itu berhenti bekerja hanya ketika kehabisan daya. Penelitian di masa depan juga perlu mempertimbangkan ukuran perangkat dan kemampuan terurai secara alami.

“Saat ini, ukuran sistemnya masih relatif besar dan berisi modul penyearah kecil (yang mengubah antara AC dan DC), dan stabilitasnya perlu lebih ditingkatkan. Masih ada jarak tertentu untuk mencapai aplikasi biomedis yang nyata,” kata Lan.