Dessa biobatterier är den framtida kraftkälla som världen behöver

Smartklockor kanske fungerar tillräckligt bra med stabila litiumjonbatterier, men mer experimentella bärbara enheter, som smarta kläder och implanterbara moduler, behöver en ny typ av strömkälla. Det är inte bra att sticka en AAA Duracell i armen för att driva ett medicinskt implantat; Det som behövs är ett flexibelt batteri, ett som helst inte använder giftiga eller brandfarliga kemikalier.

Dessa biobatterier är den framtida kraftkälla som världen behöver

Forskare i Kina kan ha kommit på en lösning. En normal IV saltlösning, för att vara exakt. I deras sökande efter ett ofarligt alternativ till litiumjonbatterier testade forskarna användningen av billiga natriumjonlösningar att producera. De bestämde sig för två biokompatibla kemikalier: en normal saltlösning, ungefär som den som pumpas in i kroppen under IV-behandlingar, och en cellvätska som innehåller aminosyror, sockerarter, vitaminer och natriumjoner.

”Nuvarande batterier som de litiumjoner som används i medicinska implantat kommer i allmänhet i stela former”, säger medförfattare till forskningsartikeln, Yonggang Wang, kemiprofessor vid Fudan University och Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials. ”Dessutom är de flesta av de rapporterade flexibla batterierna baserade på brandfarliga organiska eller korrosiva elektrolyter, som lider av säkerhetsrisker och dålig biokompatibilitet för bärbara enheter, än mindre implanterbara.”

Eftersom båda lösningarna som valts av forskarna inte utgör någon risk för mänsklig vävnad, behövs mycket mindre i vägen för skrymmande strukturell förstärkning. Som de beskriver i en artikel publicerad i tidskriften Chem, kunde forskarna ersätta ett styvt batterihölje med flexibla former. Detta inkluderade ett ”bälteformat” batteri som innebar att tunna elektrodfilmer klistrades på ett nät av stålsträngar och en ”fiberformad” batteriuppbyggnad av elektrodnanopartiklar inbäddade runt en kolnanorörsryggrad.

De nya biokompatibla batterierna testades tillsammans med ett som körs på natriumsulfat, vilket är lämpligt för externa bärbara enheter, men kanske inte borde gå in i din kropp. Laddningshållningskapaciteten på saltlösnings- och cellkulturbatterierna var endast marginellt mindre än natriumsulfat-elektrolyten, som överträffade många litiumjonbatterier när det gäller laddningshållningskapacitet, även när de var vikta och böjda.

Forskarna upptäckte också en oönskad bireaktion, som inte är bra för batteriet men som kan användas för att behandla cancer. Det visar sig att det fiberformade batteriets kolnanorör kan påskynda omvandlingen av löst syre till vätejoner. Detta kommer inte att göra nytta för batteriets effektivitet, men som en fristående process har det utrymme för att användas vid behandling av cancer och bakteriella infektioner.

”Deoxygenation kan till och med utplåna cancerceller eller patogena bakterier”

”Vi kan implantera dessa fiberformade elektroder i människokroppen för att konsumera väsentligt syre, särskilt för områden som är svåra för injicerbara läkemedel att nå”, kommenterade Wang. ”Deoxygenation kan till och med utplåna cancerceller eller patogena bakterier eftersom de är mycket känsliga för förändringar i livsmiljöns pH. Naturligtvis är detta hypotetiskt just nu, men vi hoppas kunna undersöka vidare med biologer och medicinska forskare.”

Smarta kläder och implanterbara enheter kan vara i ett begynnande stadium, men en grundläggande nyckel till deras framgång är hur de driver sig själva. Med flexibla batterier som drivs av biokompatibla kemikalier kan Wang och de andra forskarna mycket väl vara banbrytande teknologi som en dag kommer att finna sig själv över och under vår hud.

Bild: Detta är en konstnärlig återgivning av fiberformade implanterbara batterier med biokompatibla elektrolyter. Kreditera: Guo et al.

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte publiceras.