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.

3
Haha
Haha
1
0
Love
Love
0
1
0
Читать также
Ракета в космосе

В «Росатоме» построили электродвигатель для освоения дальнего космоса

2 мин. чтения
Сотрудник цифровой электроподстанции Новопортовского месторождения

В Перми разработали методику для экономии электроэнергии при добыче нефти

1 мин. чтения
Ученый и жрец смотрят на молнию

Кто вы — ученый или жрец? Узнайте в нашем квизе о явлениях природы!

1 мин. чтения
Разноцветные светодиоды

Российские ученые упростили производство светящихся порошков для ламп и светодиодов

1 мин. чтения
Специалистка лаборатории изучает растительное сырье для создания

Томские ученые вдвое ускорили производство биотоплива за счет нового реактора

1 мин. чтения
Черное солнце в образе кинозвезды на красной ковровой дорожке

Почему самые черные тела выглядят ослепительно белыми и какого цвета Солнце на самом деле

3 мин. чтения
Литиевые батареи на конвейере

В Китае литиевому аккумулятору добавили упругий каркас, чтобы продлить его срок службы

1 мин. чтения
Магнитные кристаллы, выращенные в печи

Новосибирские ученые вырастили в печи материалы для новых мощных магнитов

1 мин. чтения
Китайский ученый изучает получение биотоплива из растений под действием

В Китае улучшили катализаторы для получения биотоплива из растений под действием света

1 мин. чтения
Бестопливный генератор

В Москве создали бестопливный генератор, вырабатывающий электричество за счет холодной воды

1 мин. чтения