شارژ ایمپلنت های پزشکی با گلوکز خون
لینک بگیر: شارژ ایمپلنت های پزشکی می تواند کار مشکلی باشد در صورتیکه استفاده از منابع سوخت بدن می تواند به حفظ آنها برای طولانی مدت کمک نماید. طراحی جدید یک پیل سوختی(fuel cell) کوچک که گلوکز را به الکتریسیته تبدیل می کند می تواند انرژی ایمپلنت ها را به شکل کارآمدتری نسبت به هر طرح دیگری که تا حالا وجود داشته، تامین کند.
به گزارش لینک بگیر به نقل از ایسنا و به نقل از نیواطلس، ایمپلنت هایی مانند ضربان سازها ممکنست نیاز به چندین دهه کار در بدن داشته باشند، بدین سبب نیاز به منابع ثابت برق دارند و کابل ها را نمی توان از روی پوست بیمار عبور داد. باتری ها ممکنست راهکار واضحی باشند، اما تعویض آنها نیاز به جراحی دارد و حتی با وجود پیشرفت های جدید برای شارژ بی سیم باتری از خارج از بدن، این باتری ها هنوز حجم زیادی به دستگاه هایی که باید تا حد امکان کوچک و سبک باشند، اضافه می کنند.
در حالت ایده آل، ایمپلنت ها باید مجهز به دستگاه هایی باشند که می توانند نیروی مورد نیاز خودرا تولید کنند و چه منبع انرژی بهتر از منابع غنی مورد استفاده سلول های ما؟ پیل های سوختی گلوکز، که انرژی شیمیایی قند خون را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند، دهه هاست درحال توسعه هستند، اما هنوز چند مشکل وجود دارد. حالا، پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست(MIT) و دانشگاه فنی مونیخ دستگاه جدیدی به وجود آورده اند که ممکنست راهکار هایی در بر داشته باشد.
این پیل سوختی جدید با ساختاری تقریباً مشابه سلول های سوختی موجود، از یک آند، یک الکترولیت و یک کاتد تشکیل شده است. آند با گلوکز موجود در مایعات بدن واکنش می دهد و اسید گلوکونیک(Glucuronic acid) تولید می کند در این پروسه دو پروتون و دو الکترون آزاد می شود. الکترولیت پروتون ها را به سرعت دور می کند و آنها با هوا ترکیب می شوند و به مولکول های بی ضرر آب تبدیل می شوند. در همین حال، الکترون ها در یک مدار جمع آوری می شوند و سپس می توان از آنها برای تامین انرژی یک دستگاه کاشته شده در بدن بهره برد.
اغلب اوقات، الکترولیت های موجود در پیل های سوختی گلوکز، از پلیمر تولید شده اند، اما پژوهشگران برای دستگاه خود از ماده جدیدی به نام "سریا"(ceria) استفاده کردند. سریا یک سرامیک قوی و پایدار می باشد که پروتون ها را به خوبی هدایت می کند و برای انجام کاری مشابه در پیل های سوختی هیدروژنی استفاده شده است. الکترودها از پلاتین تولید شده بودند که به شدت با گلوکز واکنش نشان میدهد.
پیل هایی که در نهایت ساخته شدند، کوچک بودند و حدود ۳۰۰ میکرومتر عرض و فقط ۴۰۰ نانومتر ضخامت داشتند. برای آزمایش آنها، پژوهشگران ۱۵۰ عدد از پیل ها را روی ویفرهای سیلیکونی(زیرلایه) قرار دادند، محلول گلوکز را روی آنها ریخته و خروجی الکتریکی آنها را اندازه گرفتند.
ولتاژ حداکثری پیل های سوختی حدود ۸۰ میلی ولت بود که معادل حدود ۴۳ میکرووات بر سانتی متر مربع است. به قول پژوهشگران، این بالاترین چگالی توان در میان پیل های سوختی گلوکزی است که تا حالا تولید شده و برای تامین انرژی ایمپلنت ها کافی است.
مواد سرامیکی علاوه بر خروجی بالایی که دارند، به ماندگاری بیشتر و مقاومت بهتر ایمپلنت ها در مقابل دمای بالای استریل شدن پیش از کاشت کمک می کنند. پژوهشگران می گویند که این پیل های سوختی را می توان بصورت لایه های نازکی درآورد که به دور ایمپلنت ها می پیچد تا انرژی آنها را تامین کند.
این تحقیق در مجله "Advanced Materials" انتشار یافته است.
منبع: linkbegir.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب