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近日, 瑞士研究人員研制出一種微型燃料電池,能用血液中多余的葡萄糖(血糖)發電,便捷可靠地為植入式醫療器械供電,無須外部電源。
通過將燃料電池與人工數據電池相結合,該團隊只需按一下按鈕即可生產胰島素。這有效地降低了血糖水平,就像胰腺中的自然過程一樣。鑒于目前的糖尿病治療通常包括需要可靠能量供應的胰島素泵,該團隊認為它可能已經找到了一種產生這種能量的新方法。
瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員近期在德國《先進材料》雜志上發表論文說,他們將這種電池與人工模擬胰島B細胞相結合,制造出利用多余血糖自動驅動胰島素釋放、電能自給自足的裝置,在動物實驗中取得成功。
新型燃料電池比人類指甲蓋略大,其核心部件是由含銅的納米材料制成的電極,能將葡萄糖分解成葡萄糖酸和質子,產生電能。納米材料由無紡布包裹,表面涂有可醫用的海藻酸鹽。電池植入動物體內后,體液浸潤海藻酸鹽,使葡萄糖分子進入燃料電池。
該學院研究人員此前曾用基因工程手段培育出人工模擬胰島B細胞,能在電壓控制下釋放胰島素。結合上述兩種技術的裝置在血糖過高時會激活燃料電池,分解葡萄糖產生電力,刺激人工模擬胰島B細胞釋放胰島素以降低血糖。血糖回到正常水平后,燃料電池停止運作,胰島素釋放中止。在患有Ⅰ型糖尿病的小鼠身上,該裝置有效控制了血糖,而且燃料電池表現出良好的耐久性。
研究人員說,這種燃料電池產生的電能不僅足以驅動體內醫療器械,還有余力與外部設備如智能手機聯通,幫助患者和醫生監測指標變化、調節體內裝置運行。不過研究人員也表示,要將該技術應用于人體,還有很長的路要走。
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參考文章
https://www.drugdeliverybusiness.com/implantable-fuel-cell-generates-electricity-glucose/
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