新型植入式燃料电池用血糖发电未来可用于治疗糖尿病

2023-04-05
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皮下的燃料电池可以将体内的血糖转化为电能,这听起来像是科幻小说。然而,正如苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)生物技术和生物工程教授马丁·福森格(Martin Fussenegger)领导的研究团队所展示的那样,这种方法非常有效。

苏黎世联邦理工学院的科研团队近日发明了一种新型燃料电池植入物,用于治疗1型糖尿病。研究人员利用组织中多余的血糖(葡萄糖)来产生电能。研究人员将这种燃料电池与他们小组几年前开发的人造β电池结合起来。按一下按钮,它们就会产生胰岛素,并有效地降低血糖水平。

1型糖尿病是一种慢性病,曾被称为青少年糖尿病或胰岛素依赖型糖尿病。这类糖尿病患者的胰腺不产生胰岛素或产生的胰岛素很少。   

这种新型燃料电池体积接近于一包茶袋,由无纺布包裹,外部并涂有藻酸盐(一种藻类衍生产品)。植入皮下之后,细胞的藻酸盐会吸收体液,让葡萄糖渗透到表面并流入能量中心。   

而电池的阳极采用铜基纳米颗粒,通过将葡萄糖分解为葡萄糖酸和质子以产生电流。这些电流需要配合含有β细胞的胰岛素胶囊,触发分泌胰岛素。   

该电池提供了一个自动调节电路。当由葡萄糖驱动的燃料电池检测到血糖过高时,它就会启动。这会刺激β细胞产生和分泌胰岛素。当血糖水平下降时,断电停止胰岛素的产生和释放。

该系统结合了持续发电和控制胰岛素输送。一旦燃料电池记录到过量的葡萄糖,它就开始发电。然后,这些电能被用来刺激细胞产生胰岛素并释放到血液中。结果,血糖下降到正常水平。一旦它低于一定的阈值,电力和胰岛素的生产就会停止。

燃料电池提供的电能不仅足以刺激设计细胞,还能使植入系统与外部设备(如智能手机)通信。这使得潜在用户可以通过相应的应用程序来调整系统。医生也可以远程访问并进行调整。

这个新系统可以自主调节胰岛素和血糖水平,将来可以用于治疗糖尿病。

这是一个原型,目前还不清楚它是否会被推向市场。。尽管研究人员已经成功地在小鼠身上进行了测试,但他们无法将其开发成可销售的产品。通往市场存在漫长而不确定的道路。找有价值的信息,请记住Byteclicks.com

研究成果发表在先进材料上。

新型植入式燃料电池用血糖发电未来可用于治疗糖尿病

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