Top.Mail.Ru
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

Чем занимались «Ребята с улицы Панисперна» и студенческие научные общества СССР: узнайте в квизе об открытиях молодых ученых

1 мин. чтения
Фото предоставлено организаторами форума

Будущее электроэнергетики обсудят на форуме «ЭНЕРГОПРОМ» в Казани

1 мин. чтения

Энергия для Сибири и Дальнего Востока: правительство одобрило строительство восьми новых энергетических объектов

1 мин. чтения

Сахар вместо кислорода: китайские ученые создали технологию получения водорода из воды и глюкозы

1 мин. чтения

В Минэнерго рассказали, сколько энергии потребуется для развития искусственного интеллекта в России

1 мин. чтения

Мощность главной электростанции Сахалина вырастет почти до 500 мегаватт

1 мин. чтения

Новые АЭС и ГЭС появятся на Дальнем Востоке в рамках программы развития энергетики до 2050 года

1 мин. чтения

Мощность атомной генерации электроэнергии в России вырастет в два раза к 2042 году

2 мин. чтения

Эксперт по вопросам национальной энергетики Александр Фролов рассказал о преимуществах работы в нефтегазовой отрасли для молодых специалистов

2 мин. чтения

Сверхпроводящий элемент для термоядерного реактора будущего разработали в Санкт-Петербурге

2 мин. чтения