Kroppen blir et trådløst nettverk for medisinske implantater

En forskergruppe ved Georgia Tech har laget SWANS, et system der medisinske implantater sender signaler til hverandre gjennom vevet. Implantatene er under tre millimeter, små nok til å sprøytes inn gjennom en kanyle istedenfor å opereres inn.

SWANS utnytter at kroppen leder strøm. Den er full av salter som løser seg opp i væsken mellom cellene.

Sender pulser gjennom vevet

En enhet på huden sender små elektriske pulser inn i kroppen. Pulsene lager bittesmå spenningsforskjeller i vevet. Hvert implantat har en krets som kjenner etter om spenningen blir høy nok. Blir den det, slår implantatet seg på.

Ulike implantater reagerer på ulike kombinasjoner av pulser. Dermed kan enheten på huden velge hvilket implantat den snakker med, uten å vekke resten. Enheten på huden tar seg også av tunge beregninger og store datamengder, slik at implantatene slipper.

Ifølge forskerne bruker metoden over 15 ganger mindre strøm enn Bluetooth og NFC, teknologien i betalingskort og mobilbetaling. Signalet dekker også over ti ganger så mye vev som Bluetooth. Implantatene bruker nesten ingen strøm når de hviler, og et lite implantat som utløses én gang om dagen, skal holde i omtrent et år.

«De trenger ikke å være koblet sammen, ligge på linje eller være i nærheten av hverandre. De kan bare sende signaler til hverandre gjennom vevet rundt», sier Alex Abramson, førsteamanuensis i kjemiteknikk ved Georgia Tech, som har ledet studien.

Forbeinet styrte bakbeinet

I det mest synlige forsøket brukte forskerne tre rotter. En bøyelig sensor på forbeinet fanget opp når rotten beveget det. Da sendte systemet et signal gjennom kroppen til et implantat ved bakbeinet, som var koblet til isjiasnerven. Implantatet stimulerte nerven, og bakbeinet beveget seg i samme rytme som når rotten går.

Forskerne har også testet medisinske implantater med systemet under huden, i bukhulen og i magesekken på andre rotter. I hudprøver fant de ingen skade etter pulsene.

«Med systemet vårt kan du plassere sensorene der de best fanger opp et biologisk signal, og plassere aktuatorene der de best kan gjøre noe for behandlingen», sier Abramson. En aktuator er den delen som gjør noe, for eksempel slipper ut medisin eller stimulerer en nerve.

Ikke testet på mennesker

Et menneske er langt større enn en rotte, vevet varierer fra person til person, og systemet må stilles inn for hver enkelt. Langtidssikkerheten er heller ikke undersøkt.

Til sammenligning krevde det første Neuralink-implantatet i et menneske en operasjon i hodeskallen, utført av en robot. SWANS er laget for enklere oppgaver, som å slå noe av og på.

«Vårt endelige håp er å kunne automatisere menneskers helse fullt ut, og gi behandling akkurat når og der den trenges», sier Abramson.

Medisinske implantater som sprøytes inn istedenfor å opereres inn, senker terskelen for å ta dem i bruk betraktelig.