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

От гусиных перьев до инъекционного литья: из чего делают искусственные ели

4 мин. чтения

Ученые и журналисты расскажут о настоящем и будущем энергетики в новом подкасте

1 мин. чтения

Ученые из Петербурга создали технологию для повышения устойчивости газотурбинных двигателей к экстремальным температурам

2 мин. чтения

Энергия вибраций: российские ученые научились заряжать гаджеты от городского шума

2 мин. чтения
Виртуальная-лаборатория

Новые материалы — без пробирок: виртуальная лаборатория признана лучшим энергетическим стартапом года

2 мин. чтения
ТЭЦ

В Петербурге придумали, как превратить золу с ТЭЦ в строительные материалы

2 мин. чтения
Прометей из древности передает огонь технологий современному инженеру-вахтовику

Боги, молнии и генераторы: найдите связь между мифами и современными технологиями

1 мин. чтения
Геотермальная-станция генерация

В России запустили самую холодную в стране геотермальную станцию

2 мин. чтения

Живые индикаторы: что мыши, птицы и насекомые рассказывают об экологии

4 мин. чтения

Зимняя формула: в России разработали минеральную пасту для круглогодичного ремонта дорог

2 мин. чтения