توسعه سلول سوختی کوچکی که با قند خون، انرژی ایمپلنت‌های پزشکی را تامین می‌کند

در طول چند سال گذشته توجه بسیار زیادی به ایمپلت‌های پزشکی شده و حالا دانشمندان قصد دارند استفاده از آن‌ها را کارآمدتر از قبل کنند. گروهی از محققان طرح جدیدی برای پیل یا سلول سوختی بسیار کوچکی ارائه کرده‌اند که گلوکز را به الکتریسیته تبدیل می‌کند، بنابراین ایمپلنت انرژی مورد نیاز خود را از بدن انسان تامین می‌کنند.

پیل سوختی جدیدی که توسط دانشمندان MIT طراحی شده، از نظر ساختار تقریبا شبیه نمونه‌های موجود است و از یک آند، یک الکترولیت و یک کاتد تشکیل شده است. با این حال، اغلب، الکترولیت‌های موجود در سلول‌های سوختی گلوکز از پلیمرها ساخته شده‌اند، اما محققان این بار به سراغ ماده جدیدی به نام «سریا» (Ceria) رفته‌اند؛ سرامیکی قوی و پایدار که پروتون‌ها را به خوبی هدایت می‌کند و در سلول‌های سوختی هیدروژنی از آن‌ها استفاده شده است.

تامین انرژی موردنیاز ایمپلنت های پزشکی

سلول‌های مورد آزمایش دانشمندان بسیار کوچک هستند و حدود 300 میکرومتر عرض و فقط 400 نانومتر ضخامت دارند. برای انجام آزمایش، محققان 150 عدد از آن‌ها را روی ویفرهای سیلیکونی تولید کردند و پس از اضافه کردن محلول گلوکز، خروجی الکتریکی آن‌ها را اندازه گرفتند. در نهایت، پیل‌های سوختی موفق به تولید حداکثر ولتاژی حدود 80 میلی ولت شده بودند.

دانشمندان عقیده دارند که این بالاترین میزان تولید شده در بین تمام پیل‌های سوختی گلوکزی است و مهم‌تر اینکه برای تامین انرژی دستگاه‌های ایمپلنت کافی است. محققان قصد دارند این سلول‌های سوختی را به صورت لایه‌های نازکی تولید کنند تا به دور ایمپلنت‌ها پیچیده شوند و انرژی آن‌ها را تامین کنند.

ایمپلنت‌ها مانند ضربان‌سازها برای چندین دهه در داخل بدن انسان حضور دارند و کار می‌کنند، بنابراین تامین انرژی آن‌ها چالش بزرگی برای دانشمندان محسوب می‌شود. البته در بیشتر موارد از باتری‌ها استفاده می‌شود، اما همچنان تغییر آن‌ها نیاز به جراحی دارد. از سوی دیگر، وجود باتری باعث می‌شود تا همین دستگاه‌های نسبتا کوچک نیز حجم بیش از اندازه‌ای داشته باشند. بنابراین بهترین حالت ممکن ساخت سلول‌های سوختی کوچک در اطراف این ایمپلنت‌ها برای تامین انرژی است.