نسلی جدید از باتری‌های کاشتنی که با اکسیژن بدن کار می‌کنند.
از ضربان‌سازها گرفته تا محرک‌های عصبی، دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت به باتری‌ها تکیه می‌کنند تا ضربان قلب را حفظ کرده و درد را کاهش دهند. اما باتری‌ها در نهایت تمام می شوند و برای تعویض نیاز به جراحی‌های تهاجمی دارند. برای مقابله با این چالش‌ها، محققان در چین یک باتری قابل کاشت ابداع کرده‌اند که فرآیند تولید نیروی آن با اکسیژن بدن فعال می‌شود.
براساس مطالعه‌ای که 27 مارس (هشتم فروردین) در ژورنال کِم منتشر شد، طرح مفهومی باتری جدید علاوه‌بر ارائه‌ی قدرت پایدار در موش‌ها، با سیستم بیولوژیکی آنها نیز سازگار است.
شیزنگ لیو، نویسنده‌ی مقاله و متخصص مواد و دستگاه‌های انرژی در دانشگاه صنعتی تیانجین می‌گوید: «وقتی به این موضوع فکر کنید، می‌بینید که اکسیژن منبع زندگی است. اگر بتوانیم از عرضه‌ی مداوم اکسیژن در بدن استفاده کنیم، مواد محدود موجود در باتری‌های معمولی باعث عمر محدود آنها نخواهند شد.»
برای ساخت یک باتری ایمن و کارآمد، محققان الکترودهای آن را از آلیاژی مبتنی بر سدیم و طلای نانومنفذ ساخته‌اند، نانومنفذ (Nanoporous) به ماده‌ای اطلاق می‌شود که با منافذی هزاران بار کوچک‌تر از عرض یک مو، تشکیل شده است.
طلا به خاطر سازگاری مناسب آن با سیستم‌های زنده شناخته می‌شود و سدیم یک عنصر ضروری است که در همه‌جای بدن انسان یافت می‌شود. الکترودها برای تولید الکتریسیته تحت واکنش‌های شیمیایی با اکسیژن در بدن قرار می‌گیرند. برای محافظت از باتری، محققان آن را در یک لایه پلیمری متخلخل که نرم و انعطاف پذیر است، محصور کردند.
سپس محققان باتری را در زیر پوست، قسمت پشت موش‌ها کاشتند و برق خروجی آن را اندازه‌گیری کردند. آنها دو هفته بعد دریافتند که باتری می‌تواند ولتاژهای پایدار بین 1.3 ولت و 1.4 ولت، با حداکثر چگالی توان 2.6 میکرووات تولید کند. اگرچه خروجی برای تامین انرژی دستگاه‌های پزشکی کافی نیست، اما طراحی نشان می‌دهد که مهار اکسیژن در بدن برای تولید انرژی امکان‌پذیر است.
این تیم همچنین واکنش‌های التهابی، تغییرات متابولیک و بازسازی بافت اطراف باتری را ارزیابی کردند. موش‌ها هیچ التهاب آشکاری را نشان ندادند. محصولات جانبی حاصل از واکنش‌های شیمیایی باتری، از جمله یون‌های سدیم، یون‌های هیدروکسید و سطوح پایین پراکسید هیدروژن، به راحتی توسط بدن متابولیزه می‌شوند و بر کلیه‌ها و کبد تأثیری نمی‌گذارند. موش‌ها پس از کاشت به خوبی بهبود یافتند و موهای پشت بدن آنها پس از چهار هفته کاملاً دوباره رشد کرد. در کمال تعجب محققان، عروق خونی نیز در اطراف محل کاشت باتری بازسازی شدند.
لیو می‌گوید: «ما از خروجی ناپایدار الکتریسیته بلافاصله پس از کاشت متحیر بودیم. «معلوم شد که باید به زخم زمان می‌دادیم تا التیام یابد، و رگ‌های خونی در اطراف باتری بازسازی شوند و اکسیژن را تأمین کنند، تا باتری بتواند الکتریسیته پایدار مورد نظر را ارائه کند. این یک یافته شگفت‌انگیز و جالب است زیرا به این معنی است که باتری می‌تواند به نظارت بر بهبود زخم نیز کمک نماید.
در مرحله بعد، تیم تحقیقاتی قصد دارد با کاوش در مواد کارآمدتر برای الکترودها و بهینه‌سازی ساختار و طراحی باتری، انرژی باتری را افزایش دهد. لیو همچنین خاطرنشان کرد که تولید انبوه این نوع از باتری آسان و کم هزینه است و انتخاب مواد مقرون به صرفه می‌تواند قیمت نهایی محصول را بیشتر کاهش دهد. باتری این تیم ممکن است اهداف دیگری فراتر از تامین انرژی دستگاه‌های پزشکی را نیز پیدا کند.
لیو می‌گوید: «باتوجه به اینکه سلول‌های تومور به سطوح اکسیژن در بدن حساس هستند، کاشت این باتری که خود مصرف‌کننده‌ی اکسیژن است در اطراف تومورها ممکن است به گرسنه ماندن آنها کمک کند؛ همچنین امکان تبدیل انرژی باتری به گرما و کشتن سلول‌های سرطانی وجود دارد. چشم‌اندازهای این باتری از استفاده به‌عنوان منبع انرژی گرفته تا زیست‌درمانی‌های بالقوه، همگی بسیار هیجان‌انگیز هستند.»
جهت مطالعه خبر اصلی به این لینک مراجعه نمائید.
جهت مطالعه سایر اخبار و مقالات بینا باتری به این لینک مراجعه نمائید.
