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
Технологические стартапы

Эксперт по вопросам национальной энергетики Александр Фролов оценил роль программ по поддержке стартапов

2 мин. чтения
Заезд на трассе Игора Драйв

Испытание скоростью: как автоспорт тестирует альтернативное топливо

4 мин. чтения
Пленарная сессия РЭН Создавая энергетику будущего вместе

«Приоритеты развития до 2050 года — энергетическая безопасность и лидерство в экспорте»

1 мин. чтения

«Музыка» для глубин: низкие частоты помогли очистить скважины без химии и простоев

2 мин. чтения
Серый кит

Муравьи, киты и пчелы подсказали петербургским ученым, как прогнозировать поведение породы при горных работах

1 мин. чтения
Петр Соболевский показывает жителям Санкт-Петербурга первый газовый фонарь

Как газ превратился в свет

4 мин. чтения
Анализ породы в лаборатории

«Скважины данных»: отработанные материалы бурения превратили в источник информации о редких металлах

1 мин. чтения
Освещение в условиях офиса

Офисный свет стал источником энергии для умных устройств

2 мин. чтения
Капля воды лаборатория

Меньше, чем эритроциты: наночастицы нефти помогли извлечь запасы из сложных пород

1 мин. чтения
Антисептик для рук

Из бензобака в аптечку: пермские ученые превратили топливо в антисептик

2 мин. чтения