Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • regenerativnaya-meditsina
  • tsifrovaya-meditsina-2022
  • vsh25

Ультратонкий генератор

Очень маленький топливный элемент, способный работать на глюкозе в нашей крови

XX2 век

Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) и Мюнхенского технического университета (Technische Universität München) разработали очень тонкий топливный элемент, который, возможно, сможет в будущем питать медицинские имплантируемые устройства, работая от глюкозы в крови пациента.

Толщина топливного элемента — всего 400 нанометров (около одной сотой диаметра человеческого волоса), он эластичный и способен выдерживать температуру до 600℃. Последнее необходимо для того, чтобы его можно было подвергать высокотемпературной стерилизации перед имплантацией в организм.

Ultrathin.jpg

Разработчики элемента полагают, что в будущем импланты можно будет оборачивать ультратонкими плёнками, использующими глюкозу, которой много в организме, для получения электричества. Сегодня в имплантах используются батареи. Но батарея может составлять до 90% объёма устройства. Свежеразработанный топливный элемент, вероятно, позволит уменьшить импланты в разы.

Идея создать что-то подобное впервые пришла в голову Дженнифер Рупп (Jennifer L.M. Rupp), адъюнкт-профессору химии твердотельных электролитов в Мюнхенском техническом университете и приглашённому профессору МТИ, когда она в 2016 году, контролируя протекание беременности, пошла сдавать рутинный анализ на сахар. Ей было скучно в кабинете врача и она развлекала себя, размышляя о том, что можно было бы сделать с сахаром и электрохимией. И вдруг подумала, что хорошо бы иметь твердотельное устройство, работающее на глюкозе. Позже она поделилась идеей со своим докторантом из МТИ Филиппом Саймонсом (Philipp Simons), и они вместе, за кофе, сделали на салфетках первые наброски.

Это не первый в мире глюкозный топливный элемент. Первые появились ещё в 1960-х годах, были основаны на мягких полимерах и не выдержали конкуренции с литий-йодидными батареями, которые и стали стандартным источником электрического тока для медицинских имплантов, в первую очередь для кардиостимуляторов.

Однако у литий-йодидных батарей есть существенное нижнее ограничение по размеру, так как их конструкция требует объёма для хранения реагентов. Поэтому в последние годы учёные смотрят в сторону глюкозных топливных элементы как потенциально более компактных источников энергии для медицинских имплантов: глюкозу не нужно хранить в топливном элементе — её в организме и так предостаточно.

В качестве электролита в новом топливном элементе разработчики применили церий: он биосовместим, механически прочен и широко используется в водородных топливных элементах. Анод и катод изготовили из платины. Соорудив так 150 отдельных глюкозных топливных элементов на чипе, каждый толщиной около 400 нанометров и шириной около 300 микрометров, изобретатели нанесли их на кремниевые пластины, а затем измерили ток, вырабатываемый каждой ячейкой при пропускании раствора глюкозы. Оказалось, что многие получившиеся ячейки вырабатывают напряжение около 80 милливольт. Разработчики утверждают, что их изобретение выдаёт на сегодня самую большую выходную мощность среди всех существующих глюкозных топливных элементов — 43 микроватта на квадратный сантиметр.

Разумеется, потребуется ещё немало различных испытаний, но, судя по всему, новый элемент вполне возможно использовать для питания имплантируемых устройств.

Статья Simons et al. A Ceramic-Electrolyte Glucose Fuel Cell for Implantable Electronics опубликована в журнале Advanced Materials.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

имплантаты Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

«Фантастическая технология и паршивая компания»

Так оценил один из клиентов фирмы Second Sight прекращение поддержки бионических глаз Argus.

читать

В такт с дыханием

Кардиостимулятор, модулирующий сердечный ритм в соответствии дыханием, на 20% увеличил сердечный выброс по сравнению со стандартным.

читать

Стимулятор для паралитиков

Управляемая компьютером электростимуляция позволила мужчинам ходить, заниматься греблей, плаванием и ездить на велосипеде.

читать

Электронное зрение

ELVIS может стать первым в России массовым продуктом с применением имплантируемых в мозг на длительный срок электродов.

читать

Супергель

Канадские ученые разработали новый биоматериал, достаточно прочный, чтобы восстанавливать ткани мышц (в том числе сердца) и голосовые связки.

читать