植入式生物电子学在医疗保健中发挥着越来越重要的作用。例如，起搏器可以帮助确保患者的心脏保持健康的跳动，神经接口设备可以通过刺激特定的大脑区域以减轻他们的神经症状，甚至将瘫痪患者的大脑与机器人肢体连接起来，从而帮助患有癫痫和其他疾病的患者。
然而，植入生物电子学面临的一个主要挑战是如何将其数据通过身体传递到外部设备，以便医生和科学家进一步分析和诊断。
近日，哥伦比亚大学的研究人员发明了一种方法，通过使用体内天然存在的离子，将数据以兆赫兹速率(即每秒数百万比特)传输。
离子通信涉及植入组织内的一对电极，以及放置在该组织表面上的另一对电极。植入的设备将数据编码成交替的电脉冲，在组织内储存能量。反过来，表面接收器可以检测到这种能量并对其进行解码。
在实验中，科学家们使用离子通信为老鼠创建了一个完全可植入的神经接口。它可以在数周内从自由移动的啮齿动物身上获取和非侵入性地传输大脑数据，并具有足够的稳定性来分离来自单个神经元的信号。
科学家们利用10条通信线路和目前可用的商用电子设备，实现了60兆赫的通信速率。他们估计，单个离子通信线路可能会实现高达14兆赫的通信速率。
科学家们指出，与无线电或超声波通信相比，离子通信需要低电压和低得多的功率。他们的实验还表明，他们的离子通信设备在数据通信方面的能效比植入式生物电子学使用的其他方法高出数千到数百万倍。
此外，离子通信设备可以由柔软、生物相容(即对活体组织无害)甚至可生物降解的材料制成，这表明它们可以很容易地用于实际的可植入设备中。
该研究论文题为“Ionic communication for implantable bioelectronics”，已发表在Science Advances上。
