Имплантируемые медицинские устройства — от кардиостимуляторов до нейростимуляторов — полагаются на батарейки, чтобы поддерживать сердце в ритме и гасить боль. Но батареи со временем разряжаются, и для их замены требуются инвазивные операции. Чтобы решить эти проблемы, ученые из Китая разработали имплантируемую батарею, которая работает на кислороде в организме. Исследование, опубликованное 27 марта в журнале Chem, демонстрирует на крысах, что концептуальная разработка может обеспечивать стабильную энергию и совместима с биологической системой.
Чтобы создать безопасную и эффективную батарею, исследователи изготовили электроды из сплава на основе натрия и нанопористого золота — материала с порами в тысячи раз меньше ширины волоса. Золото известно своей совместимостью с живыми системами, а натрий — важный и повсеместно распространенный элемент в человеческом организме. Электроды вступают в химические реакции с кислородом в организме и вырабатывают электричество. Чтобы защитить батарею, исследователи заключили ее в пористую полимерную пленку, которая отличается мягкостью и гибкостью. Затем исследователи имплантировали батарею под кожу на спине крыс и измерили выработку электричества. Спустя две недели они обнаружили, что батарея способна вырабатывать стабильное напряжение в диапазоне от 1,3 до 1,4 В, а максимальная плотность мощности составляет 2,6 мкВт/с м² . Хотя мощности недостаточно для питания медицинских устройств, конструкция показывает, что использование кислорода в организме для получения энергии возможно. Команда также оценила воспалительные реакции, метаболические изменения и регенерацию тканей вокруг батареи. У крыс не было обнаружено явного воспаления. Побочные продукты химических реакций батареи, включая ионы натрия, гидроксид-ионы и низкий уровень перекиси водорода, легко метаболизировались организмом и не влияли на почки и печень. Крысы хорошо заживали после имплантации, а шерсть на их спине полностью отрастала через четыре недели. К удивлению исследователей, кровеносные сосуды также регенерировали вокруг батареи.
В дальнейшем команда планирует повысить энергоотдачу батареи, изучив более эффективные материалы для электродов и оптимизировав структуру и дизайн батареи. Лю также отметил, что батарею легко масштабировать в производстве, а выбор экономичных материалов может еще больше снизить цену. Батарея, созданная командой, может найти и другое применение, помимо питания медицинских устройств.
Иллюстрация: Chem/Lv et al. 27.03.2024 |
Энергия
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент | |
Не зря авиакомпании не разрешают сда... |
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии | |
Если вы являетесь Независимым системным о... |
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины | |
Исследователи EPFL использовали алгоритм генет... |
ChemM: Открыты новые материалы для безопасных и высокопроизводительных батарей | |
Полностью твердотельные литий-ионные батареи с... |
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма | |
Имплантируемые медицинские устройства &md... |
Новый реактор сэкономит миллионы при производстве пластиков и резины из газа | |
Новый способ получения важного ингредиента для... |
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода | |
Ученые преодолели ограничения долговечности би... |
P2P обмен энергией между домохозяйствами снижает зависимость от поставщиков | |
Наши энергетические системы быстро изменяются.... |
Ученые исследуют поглощение и потерю водорода из катодов Li-Ion аккумуляторов | |
Литий-ионные аккумуляторы являются одной из&nb... |
Ученые впервые увидели, как молекулы воды ведут себя у металлического электрода | |
Совместная группа экспериментальных и выч... |
Созданы стратегии ограничения саморазряда суперконденсаторов на основе углерода | |
Эффективное хранение чистой энергии &mdas... |
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии | |
В настоящее время более 2,2 миллиарда человек ... |
EMD: Ученые изготовили эффективные органические катоды для цинк-ионных батарей | |
Цинк — дешевый, распространенный, э... |
ТПУ: Высокоэнтропийные сплавы позволят создать мембраны для очистки водорода | |
Ученые Томского политеха создали систему матем... |
Nature Physics: Открыта новая система управления хаотическим поведением света | |
Использование света и управление им ... |
Открыт потенциально более дешевый и холодный способ транспортировки водорода | |
В рамках усилий по отказу от ископае... |
Разработан новый метод создания стабильных и эффективных солнечных элементов | |
Солнечные материалы нового поколения дешевле и... |
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы | |
Согласно результатам нового исследования, пров... |
Новый катализатор может обеспечить жидкое водородное топливо будущего | |
Исследователи из Лундского университета, ... |
Перовскитовые ячейки — новое решение для повышения эффективности солнечных панелей | |
Солнечные элементы на основе перовскита, ... |
Новая анионообменная мембрана станет ключевым компонентом топливных элементов | |
Анионообменные мембранные топливные элементы п... |
Применение шарового размола улучшит характеристики литий-ионных аккумуляторов | |
Более дешевые и эффективные литий-ионные ... |
Кремний может стать альтернативой графитовым анодам в литий-ионных аккумуляторах | |
В новаторском обзоре, опубликованном в жу... |
Joule: Ученые успешно испытали тандем перовскита и кремния в солнечных батареях | |
Несмотря на то, что традиционные сол... |
Ученые разработали электролизное устройство для превращения CO2 в пропан | |
В недавно опубликованной в журнале Nature... |
E&ES: Новый электролит предотвращает возгорание и тепловой выброс в аккумуляторах | |
Йонг-Джин Ким и Джайеон Бэк из&... |
Исследователи разработали метод охлаждения водородной плазмы в термоядерных реакторах | |
Возможно, люди никогда не смогут приручит... |
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии | |
Использование электрохимии для разделения... |
Батареи на основе алюминия могут стать прорывом в развитии электромобилей | |
Хорошая батарея должна обладать двумя качества... |
Появилась теоретическая возможность отказа от лития в пользу натрия в батареях | |
Литий становится новым золотом: стремительное ... |