Наука

Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде человека

Группа авторов поду руководством ученого Ксижэнь Лю, специализирующегося на энергетических материалах и устройствах, из Тяньцзиньского технологического университета (КНР) разработала инновационные имплантируемые батареи, добывающие энергию непосредственно из кислорода человеческого тела. Открытие имеет перспективы к радикальному изменения подхода к использованию медицинских устройств (кардиостимуляторов и нейростимуляторов), которые  требуют регулярной замены источников питания через инвазивные хирургические вмешательства, до разработки потенциально новых биотерапевтических средств. Об этом сообщает Chem.

Исследование демонстрирует на лабораторных крысах, что концептуальная разработка может обеспечивать стабильную энергию и совместима с биологической системой.

«Если задуматься, кислород — это источник нашей жизни. Если мы сможем использовать непрерывное поступление его в организм, то срок службы батареи не будет ограничиваться иссекаемыми ресурсами материалов обычных батарей», — разъяснил принцип технологии Лю.

Для создания безопасной и эффективной батареи исследователи использовали электроды из натриевого сплава и нанопористого золота, поры которого в тысячи раз меньше ширина человеческого волоса. Золото известно своей совместимостью с живыми системами, а натрий является существенным и повсеместно присутствующим элементом в теле человека. Электроды вступают в химическую реакцию с естественным кислородом, находящемся в теле, производя электричество. Чтобы защитить батарею, исследователи поместили ее в пористую гибкую полимерную пленку. Затем батарея была имплантирована под кожу на спинах грызунов и исследователи измеряли ее электрический выход. Результаты двухнедельного использования показали, что батарея может производить стабильное напряжение между 1.3 В и 1.4 В с максимальной плотностью мощности 2.6 мкВт/см2. Отмечается, что хотя пока выходная мощность имеет недостаточный уровень для питания медицинских устройств, эксперимент  наглядно доказывает возможность использования кислорода в теле организма.

Научной командой также были оценены воспалительные реакции, метаболические изменения и регенерацию тканей вокруг батареи. Ни одно подопытное животное не показало очевидного воспаления. Побочные продукты химических реакций инновационной батареи, включая ионы натрия, гидроксидные ионы и низкие уровни перекиси водорода, легко метаболизировались телом и не оказывали влияния на функционирование почек и печени. Раны всех крыс хорошо зажили после имплантации, и волосы на их спине полностью отросли через четыре недели.

Advanced Materials: В Швейцарском ETH научились получать золото из отходов

Подчеркивается факт, что, кровеносные сосуды вокруг батареи также регенерировались кровеносные сосуды. Это означает, что батарея в будущем может помочь в мониторинге заживляемости постоперационных ран.

«Поскольку опухолевые клетки чувствительны к уровню кислорода, имплантация вокруг них батареи, потребляющей кислород, может помочь в борьбе с раковыми опухолями. Также можно преобразовать энергию батареи в тепло, чтобы убить раковые клетки», — резюмировал Лю.

В перспективе учеными планируется увеличение энергетической доставки батареи, и исследование более эффективных материалов для электродов, а также оптимизация структуры и дизайна устройства.

Ранее «Медздрав.Инфо» сообщал, что специалисты Федерального технологического института Цюриха (ETH) разработали уникальный метод получения золота из отходов путем добавления побочных продуктов из пищевой промышленности.

Оксана Герасимова

Последние статьи

Выявлены физиологические свидетельства употребления алкоголя дикими шимпанзе

Приматологи впервые решили измерить концентрацию спирта непосредственно в организме шимпанзе, что помогло им доказать выдвинутую…

1 день назад

В Японии частично одобрен первый в мире препарат для лечения болезни Паркинсона

Препарат непосредственно для лечения болезни Паркинсона, созданный практически на основе индуцированных стволовых клеток (iPS-клеток), недавно…

5 дней назад

MRC: «заготовки» половых клеток обладают уникальной структурой генома

Европейские биологи обнаружили недавно, что предшественники половых клеток, как правило, переживают полную структурную реорганизацию своего…

5 дней назад

ПНИПУ: повышена точность прогноза реакции генов для лекарственных клеток

Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) сумели усовершенствовать искусственную модель генной цепи (имеется в…

5 дней назад

AUMC: вторая беременность уникально меняет структуру мозга женщин

Европейские нейрофизиологи обнаружили недавно, что беременность вызывает в целом весьма существенные изменения непосредственно в структуре…

6 дней назад

В РФ разработали ягодно-овощное пюре для поддержки нервной системы

Ученые Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова придумали рецептуру ягодно-овощного пюре непосредственно…

6 дней назад