血液中葡萄糖作電池燃料 解決植入醫療器充電問題

[星島綜合報道]麻省理工學院(MIT)的科學家們創造了一種葡萄糖燃料電池,其體積小、功率大,可以想象它可以利用我們血液中的糖為醫療植入物提供動力。這個超薄的裝置依靠一種陶瓷材料作為電解質和鉑金陽極/陰極。研究人員能夠將剛剛超過150個燃料電池放置在一個芯片上,當葡萄糖溶液通過它們時,單個燃料電池產生大約80毫伏的峰值電壓,使它們達到了許多植入設備的電源要求。

植入式醫療技術向我們招手,讓我們走向一個實時健康監測和先進治療的全新世界。從糖尿病到神經調控,潛在的應用幾乎是無窮無盡的。然而,總是有一個討厭的問題,那就是為這些植入物供電。

電池最終會耗盡電量,需要拆除和更換,而刺穿皮膚的電線則很麻煩,並有明顯的感染風險。無線充電技術是一種選擇,但在很大程度上還處於起步階段,而且可能仍然需要在皮膚上佩戴一個外部充電設備。

這項最新技術旨在從我們自己的身體,特別是從我們血液中的葡萄糖中獲取能量,避免了對電池、電線或外部充電器的需求。「參與這項研究的研究員西蒙斯(Philipp Simons)說:「葡萄糖在體內無處不在,我們的想法是收集這種現成的能量,並利用它為可植入設備供電。在我們的工作中,我們展示了一種新的葡萄糖燃料電池電化學。」

這種新設備的厚度令人難以置信,為400納米,大約是人類頭髮直徑的1/100。有趣的是,這些燃料電池還具有高度的耐溫性,可以承受高達攝氏600度的高溫而不被損壞,從而可以在植入前使用高溫進行消毒。

新燃料電池內的電解質是陶瓷的,使用一種叫做鈰(ceria)的材料製成,這種材料具有機械穩定性、生物相容性和離子傳導性等優點,而且它已經被廣泛用於氫燃料電池。「鈰在癌症研究界被積極研究,」西蒙斯說。「它也類似於用於牙齒植入的氧化鋯,而且具有生物相容性和安全性。」

圖片:MIT

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