Растворимая батарейка: кто придумал и для чего она нужна
Представьте себе батарейку, которую можно проглотить, и она не только не навредит, но и постепенно переварится организмом.
Обычные батарейки опасны внутри организма: могут протечь, вызвать химические ожоги или отравить токсичными веществами. Поэтому ученые задались целью собрать источник питания только из безвредных компонентов, которые тело способно усвоить. Корпус сделали из целлюлозного покрытия, растворяющегося наподобие рисовой бумаги, а сверху добавили слой пчелиного воска — чтобы желудочная кислота не разрушила батарейку слишком быстро.
Из чего состоят такие батарейки?
Новая батарейка принципиально отличается от привычных литий-ионных и щелочных аналогов, в которых есть токсичные металлы и пластик. Здесь же собран только биосовместимый материал. Электроды изготовили из магния и триоксида молибдена — микроэлементов, которые и так присутствуют в теле человека в малых дозах. Их сочетание дает напряжение, которого хватает для работы электроники. Роль электролита вместо малоэффективного физиологического раствора с буфером выполняет разлагаемая ионная жидкость. Что касается корпуса, от него требовалось удерживать все детали вместе, не создавая помех из-за изоляции, обладать значительной площадью поверхности и состоять из вещества, которое организм сможет без вреда усвоить.
Как проводили испытания батарейки?
Сначала батарейку поместили в искусственный желудочный сок. Она начала разрушаться примерно через две недели, а полностью растворялась за несколько месяцев. Затем ученые протестировали устройство на свиньях, поместив его в гелевую капсулу вместе с другими биоразлагаемыми компонентами. В одном случае батарейка питала RFID-метку, которая передавала данные из организма наружу. В другом — с помощью электрических импульсов стимулировала желудок, заставляя его вырабатывать грелин, гормон, регулирующий чувство голода. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Chemical Engineering.
Для чего нужна такая батарейка?
Благодаря этой технологии можно будет создавать проглатываемые медицинские приборы, полностью безвредные для человека. Речь идет о датчиках, следящих за состоянием здоровья, имплантах, подающих электрические импульсы, и устройствах, доставляющих лекарства. При этом в гелевой капсуле остается примерно три четверти свободного места — туда без труда помещается обычная таблетка. Это дает возможность проверять, принимает ли пациент препараты и вовремя ли он это делает. Такой контроль особенно важен при лечении болезни Паркинсона и при приеме средств, подавляющих отторжение после пересадки органов. Первые испытания на людях разработчики рассчитывают начать меньше чем через два года.