Разработаны батареи, которые питают кардиостимуляторы при помощи глюкозы

Топливные глюкозные элементы выглядят как серебристые квадраты.

Топливные глюкозные элементы выглядят как серебристые квадраты.

© Kent Dayton

Проблема медицинских имплантатов вроде кардиостимуляторов заключается в том, что у них нет своего источника энергии, поэтому замена батарей для них требует хирургического вмешательства. 

Однако спасением в данной ситуации может стать крошечный топливный элемент, который преобразует глюкозу в электричество и питает имплантаты очень эффективно.


В идеале имплантаты должны быть оснащены устройствами, которые могут генерировать собственную энергию, и в этой ситуации глюкоза, которой достаточно в нашем теле, может стать идеальным вариантом.

Глюкозные топливные элементы, которые преобразуют энергию из сахара в крови в электрическую энергию, разрабатывались десятилетиями, а новое устройство от исследователей Массачусетского технологического института (США) может стать панацеей для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Проблема кардиостимуляторов заключается в том, что батарейки в них нужно менять при помощи хирургической операции.

Проблема кардиостимуляторов заключается в том, что батарейки в них нужно менять при помощи хирургической операции.

© Getty Images

Структура нового топливного элемента во многом аналогична существующим и состоит из анода, электролита и катода. Анод реагирует с глюкозой в жидкостях организма, производя глюконовую кислоту, которая высвобождает два протона и два электрона. 

Электролит уносит протоны, где они смешиваются с воздухом и превращаются в безвредные молекулы воды. А электроны собираются в цепь, где запитывают имплантированное устройство.

В своей модели инженеры решили использовать новый материал — церий. Это прочный и стабильный элемент, который хорошо проводит протоны и используется для той же работы в водородных топливных элементах. Сами же электроды были изготовлены из платины, которая хорошо реагирует с глюкозой.

Реакция, происходящая в батарейке, очень проста.

Реакция, происходящая в топливном элементе, очень проста.

© Kent Dayton

Полученные батарейки оказались крошечными — около 300 микрометров в ширину и всего 400 нанометров в толщину. Чтобы проверить их работу, исследователи поместили 150 устройств на кремниевые пластины, затем полили их раствором глюкозы и измерили электрическую мощность.

Топливные элементы произвели пиковое напряжение около 80 милливольт, что соответствует примерно 43 микроваттам на квадратный сантиметр. Как поясняет команда, это самая высокая удельная мощность среди всех глюкозных топливных элементов, сделанных до сих пор, и этого достаточно для питания имплантируемых устройств.

В дополнение к высокой производительности, керамический материал помогает батарейке дольше служить и выдерживать высокие температуры. Однако пока неизвестно, когда эти устройства будут введены в повседневную медицину.

Нам важно ваше мнение!

+0

Комментарии (0)