Глюкоза в крови сможет заряжать аккумуляторы имплантируемых медицинских приборов
Ученые из Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» разработали новые катоды для биотопливных элементов, способных преобразовывать глюкозу крови в электроэнергию. Это технологическое новшество увеличит эффективность таких устройств, которые призваны заменить аккумуляторы в имплантируемых медицинских приборах, включающих кардио- и нейростимуляторы, а также инфузионные помпы.
По словам пресс-службы научного центра, батареи в таких устройствах нуждаются в периодической замене, которая может быть выполнена только при хирургическом вмешательстве. Новое решение, использующее глюкозу в крови для производства энергии, позволит избежать необходимости подобных операций у пациентов.
Созданный катод объединяет наночастицы платины и органический катализатор, что значительно повышает эффективность реакции катализа в катоде по сравнению с ферментными катодами. Это новшество также позволяет избежать образования нежелательных продуктов, что является важным для потенциально имплантируемых топливных элементов.
Биотопливные элементы состоят из двух электродов: фермент на аноде разлагает глюкозу, образуя протоны и электроны, которые затем направляются к катоду, где происходит реакция восстановления кислорода. Основным препятствием для повышения катодного тока в таких устройствах, от которого зависит их эффективность, является концентрация кислорода в физиологических жидкостях. Ученые из Курчатовского института нашли решение этой проблемы, подобрав элементы катода, которые устраняют этот барьер.
Они пояснили, что новая комбинация обеспечивает максимальный катодный ток за счет активности как наночастиц платины, так и катализатора в процессе реакции восстановления кислорода. Это значительно повышает производительность биотопливного элемента. Эффективность устройств была подтверждена результатами экспериментов с животными.
