На кончике иголки: ученые создали самый маленький медицинский чип в мире

Инженеры Колумбийского университета разработали самую маленькую однокристальную систему, из когда-либо созданных. Ее можно будет имплантировать с помощью иглы для подкожных инъекций для измерения температуры внутри тела и, возможно, многого другого.

Об этом сообщает издание Science Advances.

От имплантатов размером с божью коровку, которые отслеживают уровень кислорода в тканях тела, до крошечных датчиков "нейронной пыли", отслеживающих нервные сигналы в режиме реального времени, — таковы достижения ученых, работающих на стыке высоких технологий, инженерии и медицины. Имплант, разработанный исследователями из Колумбийского университета, открывает новые горизонты, ведь им удалось создать самую маленькую однокристальную систему в мире, которая представляет собой полностью функциональную электронную схему с общим объемом менее 0,1 мм3.

Чип, размером с пылевого клеща, имеет форму куба, каждая грань которого в высоту составляет 0,3 мм. Увидеть его можно исключительно под микроскопом. Ученым потребовалось применить смекалку, проектируя его.

В обычной электронике электромагнитные радиосигналы передаются и принимаются при помощи радиочастотных модулей, но в миниатюрной электронике использовать их нельзя, потому что длина волн слишком велика для столь маленьких устройств. Длина ультразвуковых волн намного меньше, поскольку скорость звука намного медленнее скорости света, с которой распространяются электромагнитные волны. Именно из этих соображений команда оснастила свой чип пьезоэлектрическим преобразователем, который действует как антенна для обеспечения беспроводного питания и связи посредством ультразвука. Также чип располагает маломощным датчиком температуры. В итоге устройство работает, как датчик для измерения температуры тела в реальном времени. Более того, оно способно контролировать температуру тела, а также ее колебания, вызванные терапевтическим применением ультразвука.

Возможности имплантата были продемонстрированы на живых мышах, где он использовался для ультразвуковой нейростимуляции. Мышам имплантировали по семь чипов с помощью внутримышечной инъекции, сделанной обычным медицинским шприцем.

Ученые поставили цель создать чипы, которые после имплантирования смогли бы передавать по беспроводной сети информацию обо всех данных, собранных с помощью ультразвука, например, об уровне глюкозы в крови, артериальном давлении, работе дыхательных органов. А в нынешней модификации способности чипа ограничены.

"Это должно стать революционным шагом в области разработки беспроводных миниатюрных имплантируемых медицинских устройств", — выразил надежду руководитель исследования Кен Шепард.

Ранее мы сообщали о том, что IBM создала микрочипы, которые могут уместиться в человеческой ДНК.