211service.com
Kraft från glukos
Forskare har implanterat den första funktionella glukosbiobränslecellen i ett levande djur. Till skillnad från batterier som förser implantat med ström, behöver en strömgenererande enhet kanske inte tas bort och bytas ut kirurgiskt, eftersom glukos är en potentiellt obegränsad energikälla.
Söt kraft: Forskare implanterade en glukosdriven enhet i bukhålan på en råtta och mätte dess prestanda i tre månader. Glukosanordningen består av elektroder gjorda av komprimerade grafitskivor som innehåller enzymer som katalyserar oxidationen av glukos. Elektroderna sitter inuti en dialyspåse som håller enzymer inuti men släpper igenom glukos och syre.
Enheten använder enzymer för att skörda energi från glukos och syre som finns naturligt i kroppen. Tidigare försök att använda en sådan anordning på djur har misslyckats eftersom enzymerna har krävt sura förhållanden eller hämmats av laddade partiklar i vätskan som omger cellerna. Men Philippe Cinquin och hans team från Joseph Fourier University i Grenoble, Frankrike, övervann dessa hinder genom att begränsa utvalda enzymer i grafitskivor som placerades i dialyspåsar. Glukos och syre flödade in i enheten, men enzymer stannade på plats och katalyserade oxidationen av glukos för att generera elektrisk energi.
Teamet implanterade enheten kirurgiskt i bukhålan på två råttor. Enhetens maximala effekt var 6,5 mikrowatt, vilket närmar sig de 10 mikrowatt som krävs av pacemakers. Effekten förblev cirka två mikrowatt i 11 dagar hos en råtta, och den andra råttan visade biprodukter av glukosoxidation i urinen i tre månader, vilket tyder på att enheten håller åtminstone så länge. Det här är ett stort genombrott för området implanterbara biobränsleceller, säger Shelley Minteer, elektrokemist vid Saint Louis University.
Det är en ganska intressant artikel som för första gången visar att man kan generera elektrisk kraft från kroppsvätskor, säger Itamar Willner, en biomolekylär kemist vid Hebrew University of Jerusalem.
Tekniken kan användas för en rad applikationer, såsom nerv- och bentillväxtstimulatorer, läkemedelsleveransanordningar, insulinpumpar och biosensorer, säger Eileen Yu, en kemiingenjör vid Newcastle University. Men huruvida enzymer förblir stabila under en lång tid är ett problem, säger hon. Och effektiviteten i överföringen av elektroner mellan enzymer och elektroder bör förbättras, säger hon.
Cinquin tror att hans team kan förbättra sin effektivitet. Jag är optimistisk att vi kommer att få tiotals milliwatt i framtida versioner, säger han.
Författarna skulle sedan vilja testa enheten under längre tidsperioder på större djur, förbättra dess design och inkorporera biokompatibla material. Om industrin finner en vilja att gå in i den tekniska utvecklingen av biobränsleceller, är jag säker på att användningen av biobränsleceller för att driva medicinska implantat kommer att förverkligas inom en mycket kort tid, säger Willner.