Биобатарейка, заряжающаяся от окисления глюкозы прямо в организме

Адам Хеллер вместе с коллегами из Техасского университета в Остине разработал "биобатарейку" - миниатюрное устройство, которое имплантируется под кожу или в спинномозговой канал и получает электроэнергию от реакции окисления глюкозы непосредственно в организме. Энергии, вырабатываемой этой батарейкой, достаточно для того, чтобы питать датчики, например уровня сахара в крови.

Принцип действия устройства достаточно прост. Батарейка состоит из двух электродов, волокон длиной 2 см и толщиной около семи тысячных миллиметра. Одно из волокон, покрытое специальным полимерным материалом, несет на поверхности молекулы оксидазы глюкозы - фермента, который катализирует окисление глюкозы. Полимерное покрытие обеспечивает контакт молекул фермента и волокна и "стекание" на него электронов. Другое волокно содержит прикреплённые молекулы другого фермента, который отдаёт электроны атомам кислорода. Таким образом, между двумя волокнами образуется градиент электронной плотности, что и позволяет получить электрический ток.

Правда, пока мощность такой батарейки весьма незначительна – всего около 1,9 микроватт, что приблизительно равно мощности батарейки наручных часов.

Сама идея создания аккумуляторов, которые бы извлекали электроэнергию непосредственно из жидкостей организма, совсем не нова – устройства, питающиеся от окисления глюкозы, были впервые созданы около 40 лет назад. Однако для того чтобы такие устройства можно было использовать в практике имплантации, они должны отвечать целому ряду требований, в частности, иметь небольшие размеры и функционировать при повышенной температуре, кислотности и в присутствии солей, характерных для внутренней среды организма. Добиться таких свойств удалось только сейчас: батарейка Хеллера функционирует при нормальной температуре крови – 37 градусах Цельсия – и уровне кислотности (рН) порядка 7,2.

Идея применения описанных аккумуляторных элементов для энергоснабжения искусственного сердца пока не представляется реальной в связи с небольшой мощностью батарейки, а также её недолговечностью – пока такая батарея теряет, в среднем, до 6 % мощности в сутки. Тем не менее, как полагает Хеллер, даже этого достаточно для использования "биобатарейки" в исследовательских целях, например, для питания сенсоров на теле животных в процессе эксперимента длительностью до нескольких суток.

Сейчас перед учёными стоит целая серия задач, среди которых, в частности, повышение эффективности работы созданной ими батареи в условиях сложного солевого раствора, каким является внутренняя среда нашего организма.

Источник: Compulenta.ru