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
Фото: Sutterstock Саяно-Шушенская ГЭС

Енисей помог: Саяно-Шушенская ГЭС установила новый рекорд мощности

1 мин. чтения
Изображение принципа работы земляной батарейки во время геологической экспедиции

Ток из-под ног: как работает «земляная батарейка»

2 мин. чтения
Новолакская ВЭС в Дагестане. Фото: АО «Росатом Возобновляемая энергия»

На Северном Кавказе появится крупнейшая в России ветроэлектростанция

1 мин. чтения
Молния и эльф на спрайте-медузе беседуют между небом и космосом

На что способна молния и сколько у нее «родственников»: объясняем в карточках

2 мин. чтения
Центр обработки данных. Фото Shutterstock

Маленькая АЭС для больших ЦОДов: в России создают реакторы для дата-центров

1 мин. чтения

Там, где нет розетки: ученые испытали российскую мини-электростанцию для удаленных месторождений

1 мин. чтения
Теплоэлектростанция в Китае. Фото: Shutterstock

В Китае впервые запустили электростанцию на «коктейле» из водорода и угля

1 мин. чтения
Фото: Magnific

«Сладкая энергия»: в Бразилии начали тестировать электростанцию на сахарном тростнике

1 мин. чтения

От батарейки до электромобиля: в Москве создадут первый в России центр испытаний аккумуляторов

2 мин. чтения

Крупнейший в России газохимический комплекс выпустит первую продукцию до конца лета

1 мин. чтения