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 графен отличается от графита? Узнайте в нашем квизе о невероятных свойствах материалов!

1 мин. чтения
Ледовый трамвай обгоняет конку

Чудо на Неве: как в Петербурге запустили первый в мире ледовый трамвай

3 мин. чтения

Пять ключевых электростанций планируют модернизировать на Дальнем Востоке

1 мин. чтения
Ломоносов

Что предсказал Ломоносов? Как русский купец обогнал президента США? Узнайте в квизе ко Дню российской науки

1 мин. чтения

В России впервые напечатали 750-килограммовую деталь паровой турбины методом электродугового выращивания

1 мин. чтения

Глава Российского экологического общества Рашид Исмаилов рассказал, почему нефтегазовой отрасли необходимы новые экологические стандарты

1 мин. чтения
ЛЭП в морозный день

Россия установила исторический рекорд по потреблению электричества

1 мин. чтения

Исследователи подсмотрели у бактерий секрет создания стабильных солнечных батарей

2 мин. чтения
Гриб-электростанция

Грибная электростанция: какую энергию таят в себе грибы

4 мин. чтения

Названы пять ключевых направлений развития мировой энергетики в 2026 году

1 мин. чтения