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

Живые индикаторы: что мыши, птицы и насекомые рассказывают об экологии

4 мин. чтения

Зимняя формула: в России разработали минеральную пасту для круглогодичного ремонта дорог

2 мин. чтения
Капли воды на солнечной панели

Умное охлаждение: ученые из России и Китая научили солнечные панели собирать воду из воздуха

2 мин. чтения
Ураган, вид из космоса

От боры до муссона: гид по самым ветреным городам Земли

5 мин. чтения

Солнечный «зонтик» для обеспечения электричеством космических кораблей создали в Петербурге

1 мин. чтения
Беспроводная зарядка смартфона

Как мы научились передавать энергию без проводов и что из этого получилось

7 мин. чтения
термоядерный реактор внутри

В Томске создали защитную оболочку для термоядерных реакторов, способную «залечивать» дефекты при экстремальных температурах

2 мин. чтения
Заснеженные поля в зоне вечной мерзлоты

Стеклопластик вместо стали: ученые из Петербурга создали легкие и прочные сваи для промышленного строительства на вечной мерзлоте

2 мин. чтения
Ученые в лаборатории

«Торнадо» из жидкого металла от российских физиков позволит ускорить отвод тепла из ядерных реакторов

1 мин. чтения

Петербургские инженеры создали генератор для судов, который производит энергию из водорода и кислорода

1 мин. чтения