Созданы имплантируемые батареи, работающие на кислороде человеческого тела
Ученые из Технологическом университете Тяньцзиня, Китай, разработали инновационные имплантируемые батареи, которые могут добывать энергию непосредственно из кислорода человеческого тела. Это открытие может радикально изменить подход к использованию медицинских устройств вроде кардиостимуляторов и нейростимуляторов, которые зависят от внешних источников питания и требуют регулярной замены через инвазивные хирургические вмешательства.
Для создания безопасной и эффективной батареи исследователи использовали электроды из натриевого сплава и нанопористого золота, материала с порами, в тысячи раз меньшими, чем ширина волоса. Золото известно своей совместимостью с живыми системами, а натрий является существенным и повсеместно присутствующим элементом в человеческом теле.
Электроды вступают в химическую реакцию с кислородом в теле, производя электричество. Чтобы защитить батарею, исследователи поместили ее в пористую полимерную пленку, которая мягкая и гибкая. Затем батарея была имплантирована под кожу на спинах крыс, и исследователи измерили ее электрический выход. Через две недели они обнаружили, что батарея может производить стабильное напряжение между 1.3 В и 1.4 В с максимальной плотностью мощности 2.6 мкВт/см2. Хотя выходная мощность недостаточна для питания медицинских устройств, эксперимент показывает, что использование кислорода в теле для получения энергии возможно.
Команда также оценила воспалительные реакции, метаболические изменения и регенерацию тканей вокруг батареи. Крысы не показали очевидного воспаления. Побочные продукты химических реакций батареи, включая ионы натрия, гидроксидные ионы и низкие уровни перекиси водорода, легко метаболизировались телом и не оказывали влияния на почки и печень. Крысы хорошо зажили после имплантации, и волосы на их спине полностью отросли через четыре недели.
К удивлению исследователей, вокруг батареи также регенерировались кровеносные сосуды. Это удивительная и интересная находка, потому что это означает, что батарея может помочь мониторить заживление ран. Далее команда планирует увеличить энергетическую доставку батареи, исследуя более эффективные материалы для электродов и оптимизируя структуру и дизайн батареи.
