211service.com
Síla z glukózy
Vědci implantovali první funkční glukózový biopalivový článek do živého zvířete. Na rozdíl od baterií, které dodávají energii implantátům, zařízení generující energii nemusí být chirurgicky odstraněno a nahrazeno, protože glukóza je potenciálně neomezený zdroj energie.
Sladká síla: Vědci implantovali glukózou poháněné zařízení do břišní dutiny krysy a měřili jeho výkon po dobu tří měsíců. Glukózový přístroj se skládá z elektrod vyrobených ze slisovaných grafitových disků obsahujících enzymy, které katalyzují oxidaci glukózy. Elektrody jsou umístěny uvnitř dialyzačního vaku, který udržuje enzymy uvnitř, ale umožňuje průchod glukózy a kyslíku.
Zařízení využívá enzymy ke sběru energie z glukózy a kyslíku, které se přirozeně vyskytují v těle. Minulé pokusy o použití takového zařízení u zvířat selhaly, protože enzymy vyžadovaly kyselé podmínky nebo byly inhibovány nabitými částicemi v tekutině obklopující buňky. Philippe Cinquin a jeho tým z Univerzity Josepha Fouriera v Grenoblu ve Francii však tyto překážky překonali tím, že uzavřeli vybrané enzymy do grafitových disků, které byly umístěny do dialyzačních vaků. Glukóza a kyslík proudily do zařízení, ale enzymy zůstaly na místě a katalyzovaly oxidaci glukózy za vzniku elektrické energie.
Tým chirurgicky implantoval zařízení do břišní dutiny dvou krys. Maximální výkon zařízení byl 6,5 mikrowattu, což se blíží 10 mikrowattům požadovaným kardiostimulátory. Výkon zůstal u jedné krysy kolem dvou mikrowattů po dobu 11 dní a druhá krysa vykazovala vedlejší produkty oxidace glukózy v moči po dobu tří měsíců, což naznačuje, že zařízení vydrží minimálně tak dlouho. Jde o velký průlom v oblasti implantovatelných biopalivových článků, říká Shelley Minteer, elektrochemik na Saint Louis University.
Je to docela zajímavý článek, který poprvé ukazuje, že lze vyrábět elektrickou energii z tělesných tekutin, říká Itamar Willner, biomolekulární chemik z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě.
Tato technologie by mohla být použita pro řadu aplikací, jako jsou stimulátory růstu nervů a kostí, zařízení pro podávání léků, inzulínové pumpy a biosenzory, říká Eileen Yu, chemická inženýrka z Newcastle University. Ale zda enzymy zůstanou stabilní po dlouhou dobu, je problémem, říká. A účinnost přenosu elektronů mezi enzymy a elektrodami by se měla zlepšit, říká.
Cinquin věří, že jeho tým může zlepšit svou efektivitu. Jsem optimista, že v budoucích verzích dostaneme desítky miliwattů, říká.
Autoři by dále chtěli zařízení testovat delší dobu na větších zvířatech, vylepšit jeho design a začlenit biokompatibilní materiály. Pokud průmysl najde ochotu vstoupit do technologického vývoje biopalivových článků, jsem si jistý, že využití biopalivových článků k napájení lékařských implantátů se zhmotní ve velmi krátké době, říká Willner.