新型电池用血糖发电

2023-04-25 2802 詹晨 澳门日报

 一直以来,科学家都在开发一种人体发电技术,希望能够实现一些医疗器械(比如人工心脏)的供电,改善使用体验。医疗设备中使用了各种类型的电池。锂电池具有长寿命和高能量密度的特点,是植入式和可携式设备的主要能源,以及其他设备的备用能源的首选。使用电池的设备可以从显示器和工具,如手术钻头和机械人,到关键设备,如除颤器、运输呼吸机、心肺机等。瑞士研究人员日前发布消息称,研製出一种微型燃料电池,能用血液中多余的葡萄糖(血糖)发电,便捷可靠地为植入式医疗器械供电,无须外部电源。

 瑞士苏黎世联邦理工学院研究人员介绍称,研究团队将这种电池与人工模拟胰岛B细胞相结合,製造出利用多余血糖自动驱动胰岛素释放、电能自给自足的装置,在动物实验中取得成功。新型燃料电池比人类指甲盖略大,其核心部件是由含铜的纳米材料製成的电极,能将葡萄糖分解成葡萄糖酸和质子,产生电能。纳米材料由无纺布包裹,表面涂有可医用的海藻酸盐。电池植入动物体内后,体液浸润海藻酸盐,使葡萄糖分子进入燃料电池。

 该学院研究人员此前曾用基因工程手段培育出人工模拟胰岛B细胞,能在电压控制下释放胰岛素。结合上述两种技术的装置在血糖过高时会激活燃料电池,分解葡萄糖产生电力,刺激人工模拟胰岛B细胞释放胰岛素以降低血糖。血糖回到正常水平后,燃料电池停止运作,胰岛素释放中止。在患有Ⅰ型糖尿病的小鼠身上,该装置有效控制了血糖,而且燃料电池表现出良好的耐久性。

 研究人员说,根据美国食品和药物管理局的一项调查,医院中百分之五十的问题与电池有关;由于电池状况不佳,设备发生故障和失效。由于这些都是关键任务,医疗设备中的电池被例行更换,甚至在它们仍然可用的时候。儘管这种做法减少了关键时刻的故障风险,但大量的电池被浪费了。日常还需要全面的测试和可获得的维护资讯,以减少浪费,同时仍然确保它在时间到来时能够工作。这种新型燃料电池产生的电能不仅足以驱动体内医疗器械,还有余力与外部设备如智能手机联通,帮助患者和医生监测指标变化、调节体内装置运行。

 研究人员也表示,如要将这款新型燃料电池的技术应用于人体,还有很长的路要走。下一步团队从多方面再研究和做试验,以便更好提高这款燃料电池的效率。

 新 丁

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