Istraživači Univerziteta u Oksfordu napravili su značajan korak ka realizaciji minijaturnih, mekih baterija za upotrebu u raznim biomedicinskim aplikacijama, uključujući defibrilaciju i pejsing srčanih tkiva. Rad je objavljen u časopisu Nature Chemical Engineering.
Razvoj sićušnih pametnih uređaja, manjih od nekoliko kubnih milimetara, zahteva podjednako male izvore energije. Za minimalno invazivne biomedicinske uređaje koji stupaju u interakciju sa biološkim tkivima, ovi izvori energije moraju biti proizvedeni od mekih materijala.
U idealnom slučaju, oni takođe treba da imaju karakteristike kao što su visoki kapacitet, biokompatibilnost i biorazgradivost, aktiviranje koje se može aktivirati i mogućnost daljinske kontrole. Do danas nije postojala baterija koja bi mogla da ispuni sve ove zahteve odjednom.
Da bi odgovorili na ove zahteve, istraživači sa Odeljenja za hemiju Univerziteta u Oksfordu i Odeljenja za farmakologiju razvili su minijaturnu, meku litijum-jonsku bateriju napravljenu od biokompatibilnih kapljica hidrogela.
Sklapanje podržano surfaktantima (sastavljanje potpomognuto molekulima sličnim sapunu), tehnika koju je ista grupa prijavila prošle godine u časopisu Nature, koristi se za povezivanje tri kapljice mikroskale zapremine 10 nanolitara. Različite litijum-jonske čestice sadržane na svakom od dva kraja zatim generišu izlaznu energiju.
„Naša kapljična baterija se aktivira svetlom, može se puniti i biorazgradiva nakon upotrebe. Do danas, to je najmanja hidrogel litijum-jonska baterija i ima superiornu gustinu energije“, rekla je dr Jujia Zhang (Odsek za hemiju, Univerzitet Oksford) , vodeći istraživač za studiju i početni docent na Ecole Politechnikue Federale de Lausanne.
„Koristili smo kapljičnu bateriju da napajamo kretanje naelektrisanih molekula između sintetičkih ćelija i da kontrolišemo otkucaje i defibrilaciju srca miša. Uključivanjem magnetnih čestica za kontrolu kretanja, baterija može da funkcioniše i kao mobilni nosilac energije.“
Tretmani srca dokazanim konceptom sprovedeni su u laboratoriji profesora Ming Leija (Odsek za farmakologiju), višeg elektrofiziologa za srčane aritmije. Rekao je: „Srčana aritmija je vodeći uzrok smrti širom sveta. Naša primena dokazane koncepta na životinjskim modelima pokazuje uzbudljiv novi put bežičnih i biorazgradivih uređaja za lečenje aritmija.“
Profesor Hagan Bejli (Odeljenje za hemiju), vođa istraživačke grupe za studiju, rekao je: „Mala meka litijum-jonska baterija je najsofisticiranija u nizu mikro-agregata za napajanje koje je razvio dr Džang i ukazuje na fantastičnu budućnost za biokompatibilni elektronski uređaji koji mogu da rade u fiziološkim uslovima“.
Istraživači su podneli patentnu prijavu preko Okford Universiti Innovation. Oni predviđaju da će mala svestrana baterija, posebno relevantna za male robote za bioaplikacije, otvoriti nove mogućnosti u različitim oblastima, uključujući kliničku medicinu.
