Новости

Российские ученые придумали «сладкий» источник питания для имплантов

4 февраля 2025

Ученые Физтеха и Курчатовского института разработали биотопливный элемент, который служит источником питания для активных имплантов — например, кардио- и нейростимуляторов. Топливом для него является глюкоза из организма пациента.

Изображение сгенерировано нейросетью

Устройство преобразовывает химическую энергию органических веществ в электричество, окисляя глюкозу, которая содержится в физиологических жидкостях. Концентрация глюкозы в организме поддерживается примерно на одном уровне благодаря естественной саморегуляции — гомеостазу. При этом устройство потребляет мало биохимической энергии, поэтому на гомеостаз нес влияет.

Биотопливный элемент очень компактен: он состоит из двух электродов, которые вживляют в ткани пациента, а также контактов, подключаемых к устройству, которое нужно запитать. На аноде находится катализаторфермент глюкозооксидаза, который окисляет «топливо»-глюкозу и при этом сам не расходуется. В результате образуются протоны и электроны. Протоны отправляются к катоду по электролиту (им выступает кровь или спинномозговая жидкость), чтобы восстановить кислород до воды. Электроны же попадают во внешнюю цепь, питая энергией устройство.

Главный недостаток традиционных имплантируемых медицинских устройств — кардио- и нейростимуляторов или имплантов для восстановления слуха — это использование литийионных аккумуляторов в качестве источников питания. Они громоздки, состоят из бионесовместимых материалов и требуют периодической замены, для чего нужно хирургическое вмешательство.

Анод изготовили из композитных материалов, которые содержат в том числе углеродные нанотрубки. Они помогают собрать и прочно закрепить на электроде как можно больше фермента, не допустив его распространения в кровь или спинномозговую жидкость.

Устройство со «сладкой подзарядкой» успешно протестировали на лабораторных крысах. Биотопливный элемент показал удельную мощность 51,8 микроватта на квадратный сантиметр и напряжение открытой цепи порядка 200 милливольт.

8
Haha
Haha
1
0
Love
Love
0
1
0
Читать также
Эволюция электронной музыки — от блюза до искусственного интеллекта. Изображение сгенерировано нейросетью

От рок-н-ролла до нейросетей: как технологии изменили музыку

4 мин. чтения
Перс хвастается современному инженеру древними ветряными мельницами на фоне современных ветрогенераторов

От мельниц до гигантских парков: как люди приручали энергию ветра

4 мин. чтения

Что опаснее — розетка или электрический угорь? Узнайте из квиза об энергии живой природы

1 мин. чтения
«Паук-человек»

Круче, чем в кино: суперспособности пауков

2 мин. чтения
Источники электронной музыки

Семь источников энергии — семь мелодий: узнайте, как звучит музыка, рожденная энергетикой!

1 мин. чтения
Зарамагская ГЭС-1. Фото: «РусГидро»

Как люди превратили горы в источник энергии: фотогалерея

2 мин. чтения
Линии электропередач. Фото: Shutterstock

Энергия для технологий: российские центры обработки данных удвоили мощность за шесть лет

1 мин. чтения
Абагайтуйская солнечная электростанция . Фото: «Юнигрин Энерджи»

За Солнцем по пятам: в Забайкалье заработала крупнейшая в России солнечная электростанция

1 мин. чтения
Калининская АЭС. Фото: Росэнергоатом

Сварка под ультразвуком: в России запустили робота для проверки оборудования АЭС

1 мин. чтения
Ученый-физик исследует в лаборатории свойства кристаллов. Изображение сгенерировано нейросетью

Цвет излучения синий: как случайная вспышка кристалла изменила нашу жизнь

3 мин. чтения