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
Визуализация выделения водорода из воды под действием «водоворота» и магнитов

Магниты и «водоворот» помогли в шесть раз ускорить производство водорода

2 мин. чтения
Сотрудница Московского завода смазочных материалов

Московские ученые вдвое продлили срок службы масла для автоматических коробок передач

2 мин. чтения
Летающий ветрогенератор в форме дирижабля

В Китае объединили ветряк с дирижаблем и создали самую мощную летающую турбину

2 мин. чтения
Лаборантка рассматривает бактерии в чашке Петри

Марганец научил «биобатарейки» из микробов и растений вырабатывать вдвое больше энергии

2 мин. чтения
Вид на Московский нефтеперерабатывающий завод

Как один из самых технологичных заводов России разрушил один из самых древних стереотипов

3 мин. чтения
Сотрудник сети АЗС «Газпром нефть» заправляет автомобиль

Тонкая электроника, чувствительная автоматика и секретная лаборатория: как устроена современная АЗС

5 мин. чтения
Пластиковая бутылка

На Кавказе пластиковые отходы превратили в безопасное и эффективное топливо

1 мин. чтения
Водитель заряжает электромобиль на электрозарядной станции «Розетка»

Первые многофункциональные комплексы для электромобилей откроют на трассе «Нева» к 2026 году

1 мин. чтения
Посетители пьют кофе на одной из АЗС «Газпром нефти»

Кофейный жмых с автозаправочных станций Москвы и Петербурга превратят в топливо

2 мин. чтения
Визуализация водородной мембаны, устойчивой к низкой влажности

Для топливных элементов создали эффективную мембрану, которая не испытывает «жажды»

2 мин. чтения