Ultratunn bränslecell genererar energi av blodsocker

För att medicinska implantat ska fungera behöver de el, i dag används batterier som antingen opereras in i kroppen eller sitter utanpå och har ledningar in till implantatet.

Glukos, eller det socker vi får i oss från maten vi äter, är kroppens bränsle som ger kraft till kroppens celler, Nu har forskare vid Massachusetts Institute of Technology, MIT, och Technische Universität München, TUM, skapat en lite bränslecell som omvandlar glukos till energi.

Ett hundradels hårstrå tjock

Bränslecellen är väldigt liten, endast 400 nanometer tjock, vilket är ungefär en hundradel av diametern av ett hårstrå. Bränslecellen kan generera cirka 43 mikrowatt per kvadratcentimeter och det är den högsta effekttätheten som någon glukosbränslecell hittills har uppnått.

Den nya, minimala, glukosbränslecellen är fjädrande och klarar temperaturer på upp till 600 grader Celsius, den är byggd av ett keramiskt material som bibehåller sina elektrokemiska egenskaper även vid små skador och höga temperaturer och den kan införlivas i medicinska implantat.

Använder kroppens egen energi

Forskarna tänker sig att bränslecellerna kan placeras i ultratunna beläggningar som sätts runt ett implantat så att dess elektronik kan drivas med kroppens egen glukostillförsel.

“Glukos finns överallt i kroppen, och tanken är att skörda denna lättillgängliga energi och använda den för att driva implantat”, säger Philipp Simons, till MIT News.

Han utvecklade designen som en del av sin doktorsavhandling vid MIT:s institution för materialvetenskap och teknik, DMSE, och menar att forskarna, i sitt arbete, visar på ny elektrokemi för glukosbränsleceller.

Inte första glukosbränslecellen

Jennifer L.M. Rupp är docent i fasta tillstånds elektrolytkemi vid TUM och var handledare för Philipp Simons avhandling. Hon är också gästprofessor vid MIT:s institution DMSE. Hon säger att istället för att använda ett batteri som kan ta upp 90 procent av ett implantatets volym, går det att göra en enhet med en tunn film och få en strömkälla som inte tar någon plats. 

Det här forskarteamet är inte de första att skapa en glukosbränslecell, en sådan introducerades redan på 1960-talet, men då baserades glukosbränsleceller på mjuka polymerer och slogs snabbt ut av litiumjonbatterier som kom att bli standardkraftkälla för medicinska implantat, särskilt för pacemakers.

Behöver inte lagra energi

Det finns dock en gräns för hur små batterier kan vara eftersom de behöver kunna lagra energi.

“Bränsleceller omvandlar energi direkt istället för att lagra den i en enhet, så du behöver inte all den volym som krävs för att lagra energi i ett batteri”, säger Jennifer L.M. Rupp till MIT News.

Designen av glukosbränslecellen beskrivs i tidskriften Advanced Materials av Philipp Simons och hans kollegor och medförfattare till studien Jennifer L.M. Rupp, Steven Schenk, Marco Gysel och Lorenz Olbrich.

Intresserad av ekonomi och Life Science? Så här enkelt får du vår kostnadsfria nyhetstjänst.

Läs mer: Nytt elektroniskt implantat gör att en kvinna kan gå igen