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
Современный инженер хвастается бобру бесплотинной гидроэлектростанцией

Три неожиданных способа получения энергии с помощью воды

1 мин. чтения

Соль земли: как технологии Древнего Китая изменили добычу ресурсов

3 мин. чтения

Как выглядят самые необычные линии электропередачи в России: фотогалерея

3 мин. чтения

Эксперт по информационным технологиям Герман Клименко рассказал, почему Всероссийские ИТ-игры станут хорошим подспорьем для развития отечественной энергетики

2 мин. чтения

Ток впрок: как химия, движение и гравитация помогают хранить электричество

5 мин. чтения

«Кто работает на МНПЗ»: сыграйте в игру о профессиях в энергетике

1 мин. чтения
Чудовище доктора Франкенштейна с дефибриллятором и перепуганный доктор Франкенштейн в кресле

Монстр, который спас миллионы: как история Франкенштейна изменила медицину

5 мин. чтения

Эксперт по вопросам национальной энергетики Александр Фролов рассказал, как рост интереса к технологическим разработкам ТЭК влияет на приток молодых специалистов

2 мин. чтения

Заместитель министра энергетики Дмитрий Исламов рассказал, какую роль будет играть уголь в энергобалансе России до 2050 года

2 мин. чтения

Из музея — в лабораторию: как уральский минерал изменил представление о солнечной энергетике

4 мин. чтения