Forscher des MIT Media Lab haben eine nur 200 Mikrometer kleine Miniaturantenne entwickelt, die in den Körper injiziert werden kann, um tiefliegende medizinische Implantate wie Herzschrittmacher und Neuromodulatoren drahtlos mit Energie zu versorgen. Die in der Oktoberausgabe der IEEE Transactions on Antennas & Propagation veröffentlichte Entwicklung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Miniaturisierungstechnologie von Implantaten dar. Teamleiterin Deblina Sarkar erklärte: „Diese Technologie eröffnet neue Wege für minimalinvasive bioelektrische Geräte und ermöglicht deren drahtlosen Betrieb tief im Körper.“

Herkömmliche tiefliegende Implantate benötigen zur Energieversorgung zentimetergroße Batterien oder Magnetspulen. Erstere müssen regelmäßig chirurgisch ausgetauscht werden, während letztere bei hohen Frequenzen zu Gewebeerwärmung führen und somit die Energieübertragung miniaturisierter Geräte einschränken. Das Forschungsteam entwickelte eine neuartige Antenne, die bei niedrigen Frequenzen (109 kHz) arbeitet, indem sie eine magnetostriktive Dünnschicht mit einer piezoelektrischen Dünnschicht laminiert. Wird ein magnetisches Wechselfeld angelegt, wird die Verformung des magnetostriktiven Dünnfilms durch die piezoelektrische Schicht in elektrische Ladung umgewandelt. Dadurch wird ein Magnetfeld in ein elektrisches Feld umgewandelt. „Dieser mechanische Schwingungsmechanismus vermeidet die Problematik der Hochfrequenz-Wärmeentwicklung und steigert die Leistung um vier bis fünf Größenordnungen im Vergleich zu Metallspulenantennen ähnlicher Größe“, erklärte Doktorand Baju Joy.

Die Antenne wird in einem mikrochipkompatiblen Verfahren hergestellt, was die einfache Integration bestehender elektronischer Komponenten ermöglicht. Das Magnetfeld, das die Antenne aktiviert, wird von einem kleinen, patchartigen Gerät erzeugt, das per Injektion implantiert werden kann. Das Forschungsteam betont, dass die Antennenproduktion leicht skalierbar ist und zukünftig die Implantation mehrerer Geräte zur Behandlung größerer Bereiche möglich sein könnte. Neben der Herzschrittmachertherapie und Neuromodulation kann diese Technologie auch zur In-vivo-Glukosemessung eingesetzt werden, indem bestehende optische Sensorschaltungen durch drahtlose Stromversorgung optimiert werden. Joy hebt hervor: „Alle Technologien, die auf demselben Herstellungsverfahren basieren, können in die Antenne integriert werden, wodurch sich die Anwendungsszenarien erweitern.“

Weitere Informationen: Yubin Cai et al., „Niederfrequente magnetoelektrische Antenne unter 0,5 mm zur drahtlosen Energiegewinnung in injizierbaren Tiefengewebsimplantaten“, IEEE Transactions on Antennas and Propagation (2025). Zeitschrifteninformationen: IEEE Transactions on Antennas and Propagation