Изследователи от Технологичния университет в Тиендзин, Китай са разработили нов тип батерия, която работи с кислород в организма и никога не се изтощава. В съобщение за пресата се отбелязва, че такава батерия може да бъде имплантирана в тялото за различни цели.

С напредването на медицинските технологии имплантирането на устройства в тялото за модулиране на функциите на органите стана доста често срещано явление. Пейсмейкърите помагат да не се понижава сърдечната честота, а невростимулаторите могат да помогнат за намаляване на хроничната болка. Всички тези устройства се нуждаят от външен източник на енергия, който обикновено се осигурява чрез малки, но мощни батерии.

Тези батерии могат да служат на пациента в продължение на години, но в крайна сметка се изчерпват и целият имплант трябва да бъде сменен. Това налага пациентът да се подложи на инвазивна операция.

Поради тази причина изследователите търсят начини за безжично зареждане на тези батерии или за захранването им с различни движения на тялото. Изследователите в Китай са направили крачка напред и са се вдъхновили от самия живот и начина, по който той се поддържа с помощта на кислорода.

Батерията, работеща с кислород

Конструкцията на батерията се състои от електроди, изработени от сплав на натриева основа и нанопоресто злато. В този вид златото има хиляди микроскопични дупчици.

Изследователският екип е използвал злато, тъй като е известно, че то е добър проводник и е съвместимо с живите системи. От друга страна, натрият е основен елемент в човешкото тяло.

Електродите могат да реагират с кислорода в тялото и да генерират напрежение. За да тества устройството си, изследователският екип имплантира такива батерии под кожата на плъхове в лабораторията. Преди да бъде имплантирана, батерията е била обвита в порест полимерен филм, за да може молекулите да преминават през него и да предпазва настройката на батерията.

„Като се замислим, кислородът е източникът на нашия живот. Ако можем да използваме непрекъснатото снабдяване с кислород в организма, животът на батерията няма да бъде ограничен от ограничените материали в конвенционалните батерии.“

казва Ксижън Лиу, професор по енергийни материали и устройства в Технологичния университет в Тиендзин

Две седмици след имплантирането е измерена мощността на батерията и е установено, че тя е стабилна и е между 1,3 и 1,4 V. Максималната плътност на мощността е била 2,6 µW/cm2. Това все още не е достатъчно за захранване на медицински устройства. Но все пак е ценно доказателство за концепцията, която изследователите могат да доразвият.

Как реагира тялото?

В допълнение към мощността, изследователите искаха да разберат как тялото ще реагира на имплантираната батерия. Екипът не открива възпалителни реакции около мястото на импланта, а метаболитните функции на плъховете са нормални.

Страничните продукти от химичните реакции на батерията включват молекули водороден пероксид и натриеви и хидроксидни йони. Те се произвеждат в малки количества и лесно се метаболизират от бъбреците и черния дроб на плъховете. Четири седмици по-късно козината на мястото на имплантиране на мишките също е израснала.

Със заздравяването на мястото на имплантиране кръвоносните съдове около батерията могат да се възстановят и да я снабдяват с кислород, което прави мощността ѝ по-стабилна.

За бъдещи изследвания екипът иска да проучи повече материали за електрода, които могат да помогнат за оптимизиране на дизайна на батерията и да я направят по-рентабилна за масово производство.

Резултатите от изследването са публикувани в списание Chem.