Forscher des MIT haben eine bahnbrechende Methode entwickelt, um batterielose Nanogeräte tief im menschlichen Körper drahtlos mit Energie zu versorgen und damit zu kommunizieren. Als Experten für drahtlose Systeme aus dem renommierten MIT Media Lab demonstrieren sie hier echte Innovationskraft.
Diese mit Hochfrequenzwellen betriebenen Implantate bergen enormes Potenzial für die Medikamentenabgabe, die Überwachung körperlicher Zustände oder die Behandlung von Krankheiten – eine Technologie, die auf fundierten Labortests und Tierversuchen basiert.
Fadel Adib, Assistenzprofessor am MIT Media Lab und leitender Autor der Studie, präsentiert die Forschung im August auf der SIGCOMM-Konferenz der Association for Computing Machinery. „Obwohl diese winzigen implantierbaren Geräte keine Batterien haben, können wir nun aus der Ferne außerhalb des Körpers mit ihnen kommunizieren. Das eröffnet völlig neue medizinische Anwendungen“, erklärt Adib.
Die Prototypen in Reiskorngröße – und potenziell noch kleiner, da batteriefrei – stehen im Kontrast zu herkömmlichen Implantaten wie Herzschrittmachern, deren Batterien den Großteil des Volumens einnehmen und eine begrenzte Laufzeit haben. Siehe auch: Wir müssen über Batterien und ihr Potenzial zur Rettung des Planeten sprechen.
Adib erforscht seit Langem drahtlos betriebene Implantate mittels Funkwellen von externen Antennen. Die Herausforderung: Funkwellen dringen nur schwach durch den Körper vor. Die Lösung: Das vom Team entwickelte In-Vivo Networking (IVN)-System nutzt mehrere Antennen, die Wellen mit leicht unterschiedlichen Frequenzen aussenden.
Durch Überlagerung entstehen Punkte mit hohen Wellenamplituden, die ausreichen, um Sensoren mit Strom zu versorgen. „Wir wählen Frequenzen, die sich minimal unterscheiden, sodass sie zeitgleich ihre Maxima erreichen und die benötigte Energie liefern“, präzisiert Adib.
In Tests an Schweinen versorgte IVN Sensoren in 10 cm Tiefe aus bis zu einem Meter Entfernung; oberflächliche Sensoren sogar aus 38 Metern. Das System benötigt keine exakte Positionskenntnis und versorgt mehrere Geräte gleichzeitig flächendeckend.
Die Sensoren senden auf Anweisung Daten zurück, die zukünftig Medikamentenfreisetzungen auslösen könnten. Solche einnehmbaren oder implantierten Geräte eröffnen Ärzten neue Wege in Diagnose, Überwachung und Therapie – etwa bei Parkinson oder Epilepsie durch Integration in Neurostimulatoren.