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
Изображение сгенерировано нейросетью

Первая на Дальнем Востоке: «Росатом» раскрыл параметры Приморской АЭС

1 мин. чтения

Как создать космический лифт и динамики из стекла

4 мин. чтения
Фото: iStock

«Мегабатарейки» для городов и поселков: новые системы накопления энергии появятся на Кубани к началу туристического сезона

1 мин. чтения
Александр Лодыгин, Павел Яблочков и Томас Эдисон разгоняют тьму своими изобретениями

Трое против тьмы: как Лодыгин, Яблочков и Эдисон превратили ток в свет

4 мин. чтения
фото Росатом возобновляемая энергия

В России введут около 1 ГВт возобновляемых источников энергии в 2026 году

1 мин. чтения
Фото: iStock

Солнце и газ научили работать в команде: в Самаре создали электростанцию, которая сама подстраивается под погоду

1 мин. чтения

Робот-паук отремонтировал участок линии электропередачи в Коми

1 мин. чтения
Средневековый алхимик в своей лаборатории с помощью заклинаний увидел токамак, структуру атома и строение белка

Золото из коллайдера и энергия вещества: какие достижения науки воплотили мечты алхимиков

4 мин. чтения
фото: iStock

Ученые из Петербурга создали «магнит» для углекислого газа

1 мин. чтения
Современный инженер хвастается бобру бесплотинной гидроэлектростанцией

Три неожиданных способа получения энергии с помощью воды

1 мин. чтения