Voorzie je brein draadloos van stroom

Elektronica in ons lichaam kan wonderen verrichten. Denk maar aan de pacemaker, maar ook voor stimulatie van zenuwen of zelfs diep in het brein kan elektriciteit een redder in nood zijn.

Spijtig genoeg is het vandaag onmogelijk om de implantaten klein genoeg te krijgen: de bijhorende batterij is te groot. Onderzoek naar draadloos laden aan de universiteit van Stanford opent nu echter nieuwe perspectieven, waardoor het in de toekomst mogelijk is om krachtige implantaten, niet groter dan een rijstkorrel, overal in het lichaam in te planten.

Elektromagnetisme

Het draadloos overbrengen van stroom is al lang geen toekomstmuziek meer. Veel smartphones en zelfs elektrische tandenborstels maken er gebruik van. Draadloos laden gebeurt met elektromagnetische golven, zogenaamde nearfieldgolven. Die kunnen ook in de medische wereld van pas komen voor toestellen die vlak onder de huid ingeplant worden, maar de Engelse naam verraadt al waarom de draadloze stroomvoorziening niet werkt voor pacemakers of stimulatoren diep in de hersenen. Nearfieldgolven raken niet diep genoeg in het lichaam om nuttig te zijn voor de meeste implantaten.

Naast nearfield- bestaan er ook far-field elektromagnetische golven. Die kunnen een hele afstand afleggen en gebruiken we bijvoorbeeld voor radio. Helaas absorbeert het lichaam die golven en kunnen ze dus niet zomaar gebruikt worden om elektronica in het lichaam van stroom te voorzien.

Ada Poon, professor en elektrisch ingenieur aan de universiteit van Stanford in de VS, stortte zich op het vinden van een oplossing, en na jaren zwoegen boekte ze succes. Ze maakte een elektromagnetische nearfieldgolf die versterkt wordt door het organisch materiaal in ons lichaam. Vergelijk het met de manier waarop geluidsgolven zich anders voortplanten in verschillend materiaal: indien je een oor op de rails legt hoor je een trein aankomen nog voor het geluid dat via de lucht komt binnen je bereik is.

Die golf, niet al te creatief een midfieldgolf gedoopt, is wel sterk genoeg om tot diep in ons lichaam door te dringen, maar zwak genoeg zodat we er geen schade van ondervinden. De midfieldgolf opent de wereld voor een hele nieuwe generatie aan medische implantaten die tot vandaag nog ondenkbaar waren.

Mini-pacemaker

Poon experimenteerde al met toestellen in een varken en een konijn. Het draadloze laadsysteem voorzag zonder probleem een pacemaker, niet groter dan een centimeter, van stroom. De stroombron zelf had het formaat van een creditcard en kan dus zonder veel hinder buiten het lichaam gedragen worden.

Kleine implantaten met een stroombron buiten het lichaam komen van pas voor een hele variëteit aan aandoeningen, van hartfalen en Parkinson tot chronische pijn en epilepsie. In tegenstelling tot pillen, waarvan de werkzame stof zich over een groot deel van het lichaam verspreidt, werken implantaten heel gericht. Ze kunnen geplaatst worden om specifieke zenuwbanen of hersendelen te stimuleren, zonder dat het lichaam daar veel hinder van ondervindt.

De doorbraak van Poon is revolutionair en opent de weg voor een soort implantaten dat vandaag nog niet mogelijk is. De volgende stap van Poons onderzoek is tests op mensen, en die komen er snel aan. Het gaat hier om net uitgevonden spitstechnologie, dus zelfs wanneer de proeven op mensen geen problemen aan het licht brengen zal het nog een hele tijd duren alvorens ook wij voorzien kunnen worden van een minipacemaker.