علماء صينيون يطورون بطارية أكسجين عاملة يمكن إدخالها في جسم حي ولا تنفد

طور باحثون في جامعة تيانجين للتكنولوجيا في الصين نوعًا جديدًا من البطاريات التي تعمل بالأكسجين الموجود في الجسم ولا تنفد أبدًا. يشير بيان صحفي إلى أنه يمكن زرع هذه البطارية في الجسم لأغراض متعددة. تم نشر المقال في مجلة الكيمياء

مع التقدم في التكنولوجيا الطبية، أصبح زرع الأجهزة داخل الجسم لتعديل وظائف الأعضاء أمرًا شائعًا جدًا. تساعد أجهزة تنظيم ضربات القلب في الحفاظ على معدل ضربات القلب من الانخفاض، بينما يمكن أن تساعد المحفزات العصبية في تخفيف الألم المزمن. تتطلب كل هذه الأجهزة مصدر طاقة خارجي، يتم توفيره تقليديًا بواسطة بطاريات صغيرة ولكنها قوية.

يمكن لهذه البطاريات أن تخدم المريض لسنوات، لكنها تنفد في النهاية ويجب استبدال النظام بأكمله أو إعادة شحنه، ربما عن طريق الحث. وهذا يتطلب من المريض الخضوع لعملية جراحية أخرى أو على أي حال الذهاب إلى المراكز المتخصصة.

ذهب الباحثون الصينيون إلى أبعد من ذلك واستلهموا من الحياة نفسها وكيف تحافظ على نفسها باستخدام الأكسجين.

بطارية الأكسجين

يتكون تصميم البطارية من أقطاب كهربائية مصنوعة من سبائك الصوديوم والذهب النانوية. في هذا الشكل، يحتوي الذهب على آلاف الثقوب المجهرية.

استخدم فريق البحث الذهب لأنه معروف بأنه موصل جيد ومتوافق مع الأنظمة الحية. ومن ناحية أخرى، يعتبر الصوديوم عنصرا أساسيا في جسم الإنسان، حيث يوجد بشكل طبيعي وبالتالي فهو غير سام.

يمكن أن تتفاعل الأقطاب الكهربائية مع الأكسجين الموجود في الجسم وتولد جهدًا كهربائيًا. ولاختبار الجهاز، قام فريق البحث بزرع بطارية تحت جلد الفئران في المختبر. قبل عملية الزرع، كانت البطارية مغلفة بغشاء بوليمر مسامي للسماح للجزيئات بالمرور وحماية تكوين البطارية.

وقال شيتشنغ ليو، أستاذ مواد وأجهزة الطاقة في جامعة تيانجين للتكنولوجيا: "إذا فكرنا في الأمر، فإن الأكسجين هو مصدر حياتنا".

"إذا تمكنا من الاستفادة من إمداد الجسم المستمر بالأكسجين، فلن يكون عمر البطارية محدودًا بالمواد المحدودة للبطاريات التقليدية."

بعد أسبوعين من الزرع، تم قياس طاقة البطارية ووجد أنها مستقرة بين 1.3 و1.4 فولت. وكانت كثافة الطاقة القصوى 2.6 ميكروواط/سم2. ولا يزال هذا غير كاف لتشغيل الأجهزة الطبية. ومع ذلك، فهو دليل جيد على أن المفهوم يمكن للباحثين تطويره بشكل أكبر.

كيف كان رد فعل الأنسجة الحية؟

بالإضافة إلى إنتاج الطاقة، أراد الباحثون معرفة كيفية تفاعل الجسم مع البطارية المزروعة. ولم يجد الفريق أي تفاعلات التهابية حول موقع الزرع، وظلت وظائف التمثيل الغذائي لدى الفئران طبيعية.

وشملت المنتجات الثانوية للتفاعلات الكيميائية للبطارية جزيئات بيروكسيد الهيدروجين وأيونات الصوديوم والهيدروكسيد. وقال البيان الصحفي إنه تم إنتاج هذه العناصر بكميات منخفضة ويمكن استقلابها بسهولة عن طريق كلى وكبد الفئران. وبعد أربعة أسابيع، نما الشعر في موقع الزرع مرة أخرى.

عندما قام الباحثون بقياس طاقة البطارية مباشرة بعد الزرع، كانت غير مستقرة تمامًا. ومع ذلك، مع شفاء موقع الزرع، يمكن للأوعية الدموية المحيطة بالبطارية أن تتجدد وتزود البطارية بالأكسجين، مما يجعل إنتاجها أكثر استقرارًا.

بالنسبة للأبحاث المستقبلية، يرغب الفريق في استكشاف مواد إلكترودات أخرى، والتي يمكن أن تساعد في تحسين تصميم البطارية وجعلها في متناول الجميع للإنتاج الضخم.

يمكن أن يكون لبطارية الأكسجين أيضًا تأثير ثانوي إيجابي لا يستهان به. وأضاف ليو في البيان الصحفي : "نظرًا لأن الخلايا السرطانية حساسة لمستويات الأكسجين، فإن زرع هذه البطارية المستهلكة للأكسجين يمكن أن يساعد في تجويع الأورام". "ومن الممكن أيضًا تحويل طاقة البطارية إلى حرارة لقتل الخلايا السرطانية."

المقال علماء صينيون يطورون بطارية أكسجين عاملة يمكن إدخالها في جسم حي ولا تنفد يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .