Implantierbare Batterie wird vom eigenen Körper aufgeladen

Medizinische Geräte wie etwa Herzschrittmacher oder implantierbare Defibrillatoren sind auf Batterien angewiesen, die immer wieder getauscht werden müssen. Die dafür notwendigen Eingriffe binden medizinische Ressourcen und sind für die Patient*innen eine Belastung. Und selbst wenn es sich dabei um Routineeingriffe handelt, besteht dennoch ein geringes Risiko für Komplikationen.

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Chinesische Forscher*innen haben nun eine implantierbare Batterie entwickelt, die Energie aus dem Sauerstoff im Körper gewinnt. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der Fachzeitschrift Chem veröffentlicht, wie Phys.org berichtet. „Wenn wir die kontinuierliche Sauerstoffversorgung des Körpers nutzen können, wird die Batterielebensdauer nicht durch die endlichen Materialien in herkömmlichen Batterien begrenzt”, sagt Studienautor Xizheng Liu. 

Natrium und Sauerstoff

Die neuartige Batterie verwendet eine Anode auf Natrium- und eine Kathode auf Sauerstoffbasis. Durch eine chemische Reaktion wird Strom erzeugt. Um die Batterie zu schützen, ist sie mit einer porösen Polymerfolie umhüllt, die weich und flexibel ist. “Diese neue Batteriearchitektur revolutioniert das Konzept implantierbarer Batterien”, heißt es im Abstract der Studie.

Um das Konzept zu testen, wurde die Batterie im Rücken von Ratten implantiert. Anschließend wurde die Stromabgabe gemessen. Dabei wurde festgestellt, dass die Batterie stabile Spannungen zwischen 1,3 V und 1,4 V erzeugen konnte, mit einer maximalen Leistungsdichte von 2,6 Mikrowatt pro Quadratzentimeter. Zum Vergleich: Gewöhnliche Handyakkus haben heutzutage Leistungsdichten zwischen 100 und 200 Mikrowatt pro Quadratzentimeter.

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Funktionalität bewiesen

Die Leistung der neuartigen Batterie recht zwar noch nicht aus, um medizinische Geräte mit Strom zu versorgen, jedoch beweisen die Ergebnisse, dass das Design theoretisch funktioniert. Untersucht wurden auch mögliche negative Auswirkungen auf die Ratten durch die Batterien. Dabei zeigte sich, dass die Nebenprodukte der chemischen Reaktionen der Batterie, darunter Natriumionen, Hydroxidionen und geringe Mengen an Wasserstoffperoxid, leicht vom Körper verstoffwechselt wurden. Auswirkungen auf Nieren und Leber wurden dabei nicht festgestellt. 

Ein überraschender Nebeneffekt war, dass sich die Blutgefäße rund um die eingesetzte Batterie erst erholen mussten, bevor stabil Strom geliefert werden konnte. Dieser Umstand könnte künftig dafür genutzt werden, dass mit dem Gerät auch Wundheilung überwacht werden könnte. Ein anderer Anwendungszweck wäre es, Tumorzellen “auszuhungern”, da jene sehr empfindlich auf den Sauerstoffgehalt rund um sie reagieren, der von der Batterie vermindert wird. Auch könnte die gewonnene Energie in Wärme umgewandelt werden, um Krebszellen abzutöten.

Künftig möchte das Team effizientere Materialien einsetzen, um die Energieabgabe der Batterie zu steigern. Sie lasse sich auch leicht vergrößern und könnte auch sehr günstig hergestellt werden.