Китайские исследователи представили прорыв в медицинских технологиях, создав имплантируемую батарею, функционирующую на кислороде, постоянно присутствующем в теле человека. Это открытие, опубликованное 27 марта в журнале Chem, предлагает альтернативу традиционным батареям, встроенным в имплантируемые медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы и нейростимуляторы, избавляя от необходимости проводить инвазивные операции по их замене.
Научная группа под руководством Сижэн Лю из Технологического университета Тяньцзиня использовала для электродов безопасный и эффективный натриевый сплав и нанопористое золото. Они подвергаются химическим реакциям с кислородом в организме, вырабатывая электричество. Батарея защищена мягкой и гибкой полимерной плёнкой с порами.
Имплантируя батарею под кожу крыс, учёные обнаружили, что она вырабатывает стабильное напряжение 1.3-1.4 В с мощностью тока 2.6 микроватт на квадратный сантиметр. Этого пока недостаточно для питания медицинских устройств, однако вполне достаточно для доказательства самой концепции.
Также была оценена реакция крыс на воспалительные процессы, метаболические изменения и регенерацию тканей вокруг имплантированной батареи. Животные не показали признаков воспаления, а продукты реакции батареи, такие как натриевые и гидроксидные ионы, а также низкие уровни перекиси водорода, утилизировались организмом без вреда для почек и печени. Вдобавок, область имплантации хорошо заживала: шерсть на спинах крыс полностью отросла через четыре недели после процедуры, а вокруг батареи регенерировались кровеносные сосуды.
Интересный момент, на который указал Сижэн Лю, связан с неожиданным результатом: нестабильностью выходного напряжения сразу после операции. Исследователи пришли к выводу, что для стабильной работы батареи необходимо время на заживление раны и регенерацию кровеносных сосудов, обеспечивающих подачу кислорода. Это открытие также указывает на потенциал батареи в отслеживании процесса заживления ран.
Следующим шагом для команды будет усовершенствование батареи для увеличения эффективности энергодоставки, работа над материалами электродов и оптимизация конструкции батареи. Лю отметил, что масштабируемость производства данного типа батарей, а также выбор экономически выгодных материалов могут снизить затраты.
Кроме использования в медицинских устройствах, у новой батареи могут найтись и другие применения. В частности, она может оказать влияние на лечение рака, лишая опухолевые клетки кислорода или превращая энергию батареи в тепло для уничтожения раковых клеток. Использование батареи в качестве источника новой энергии и потенциальных биотерапий представляет собой волнующие перспективы для будущих исследований.
Источник:
DOI: 10.1016/j.chempr.2024.02.012
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
