Βιοδιασπώμενη μπαταρία που λιώνει πλήρως μέσα στο σώμα

By: John Tsipas 0 comments

Ανοίγει ο δρόμος για την κατασκευή ιατρικών νανο-συσκευών που θα εμφυτεύονται στο σώμα για να χορηγούν φάρμακα ή για να καταγράφουν ζωτικές λειτουργίες, έως ότου απορροφηθούν τελείως από τον οργανισμό μετά τη χρήση τους.
Αμερικανοί ερευνητές δημιούργησαν μια πλήρως βιοδιασπώμενη μικροσκοπική μπαταρία, η οποία διαλύεται σταδιακά μέσα στο σώμα. Ανοίγει, έτσι, ο δρόμος για την κατασκευή ιατρικών νανο-συσκευών που θα εμφυτεύονται στο σώμα για να χορηγούν φάρμακα ή για να καταγράφουν ζωτικές λειτουργίες, έως ότου απορροφηθούν τελείως από τον οργανισμό μετά τη χρήση τους.

Οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον Τζον Ρότζερς του Πανεπιστημίου του Ιλινόις, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για εξελιγμένα υλικά "Advanced Materials", σύμφωνα με το "Nature", χρησιμοποιούν μαγνήσιο για την άνοδο της μπαταρίας και σίδηρο, μολυβδένιο ή βολφράμιο για την κάθοδο. Όλα αυτά τα μέταλλα διαλύονται αργά στο σώμα και τα ιόντα τους είναι βιοσυμβατά σε χαμηλές συγκεντρώσεις.

Ο ηλεκτρολύτης ανάμεσα στα δύο ηλεκτρόδια είναι ένα αλατούχο διάλυμα, ενώ όλο το σύστημα περιβάλλεται από ένα βιοδιασπώμενο πολυμερές (πολυανυδρίτη). Η ένταση του παραγόμενου ηλεκτρικού ρεύματος εξαρτάται από το μέταλλο που χρησιμοποιείται για την κάθοδο της μπαταρίας.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία ενός τετραγωνικού εκατοστού, που διαθέτει μια άνοδο μαγνησίου πάχους 50 μικρομέτρων και μία κάθοδο μολυβδένιου πάχους οκτώ μικρομέτρων, παράγει ένα σταθερό ρεύμα 2,4 μιλιαμπέρ για πάνω από μια ημέρα - αλλά όχι για πολύ περισσότερο.

Όταν αυτή η μπαταρία διαλύεται, απελευθερώνει στο σώμα λιγότερα από 9 μιλιγκράμ (χιλιοστόγραμμα) μαγνήσιου, περίπου τη διπλάσια ποσότητα ενός πλέγματος «στεντ» για στεφανιαία αρτηρία από το ίδιο υλικό, μία ποσότητα που θεωρείται απίθανο να προκαλέσει κάποιο πρόβλημα υγείας.

Το 2012, η ίδια ερευνητική ομάδα είχε δημιουργήσει μια σειρά από βιοδιασπώμενα "τσιπάκια" πυριτίου, τα οποία μπορούν να παρακολουθούν τη θερμοκρασία του σώματος και άλλες παραμέτρους, που στη συνέχεια στέλνουν ασύρματα σε εξωτερικές συσκευές. Η κατασκευή της βιοδιασπώμενης μπαταρίας αποτελεί το απαραίτητο συμπλήρωμα για τέτοια «τσιπ». Όπως είπε ο Τζον Ρότζερς, «σχεδόν όλα τα βασικά συστατικά για την παραγωγή ενεργειακά αυτόνομων και βιοδιασπώμενων εμφυτευμάτων είναι πλέον διαθέσιμα».

Οι ερευνητές σκοπεύουν να βελτιώσουν κι άλλο την ενεργειακή απόδοση της μπαταρίας τους, έτσι ώστε μια νανο-μπαταρία εμβαδού μόλις 0,25 τετραγωνικών εκατοστών και πάχους μόλις ενός μικρομέτρου (ενός χιλιοστού του χιλιοστού) να μπορεί να τροφοδοτεί με ρεύμα ένα ασύρματο εμφυτευμένο αισθητήρα επί 24 ώρες τουλάχιστον.
Εκτός από την ιατρική, τέτοιες μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβαλλοντικές εφαρμογές, π.χ. για την τροφοδότηση μικρο-αισθητήρων, που θα ρίχνονται μέσα σε μια πετρελαιοκηλίδα ή σε άλλη εστία ρύπανσης, προκειμένου να κάνουν τις σχετικές μετρήσεις ρύπων και μετά θα αυτοδιαλύονται.

Πηγή: ΑΜΠΕ