نسل تازه باتری‌های کاشتنی می‌توانند با اکسیژن بدن انسان کار کنند_آینده نوین

دستگاه‌های پزشکی کاشتنی، از ضربان‌سازها گرفته تا محرک‌های عصبی، همه انها برای نگه داری ضربان قلب بیماران و افت درد آنان به باتری‌ها متکی می باشند؛ اما باتری‌ها درنهایت همه خواهد شد و برای معاوضه نیاز به جراحی‌های تهاجمی دارند. محققان در چین برای مقابله با این چالش‌ها، یک باتری کاشتنی ابداع کرده‌اند که با اکسیژن حاضر در بدن کار می‌کند.

بر پایه مطالعه‌ای که ۲۷ مارس (هشتم فروردین) در ژورنال کِم انتشار شد، مطرح مفهومی باتری تازه علاوه‌بر اراعه‌ی قوت پایدار در موش‌ها، با سیستم بیولوژیکی نیز سازگار است.

شیزنگ لیو، نویسنده‌ی مقاله و متخصص مواد و دستگاه‌های انرژی در دانشگاه صنعتی تیانجین می‌گوید: «هنگامی به آن فکر کنید، می‌بینید که اکسیژن منبع زندگی است. اگر بتوانیم از اراعه‌ی مداوم اکسیژن در بدن منفعت گیری کنیم، مواد محدود حاضر در باتری‌های معمولی علتعمر محدود آن‌ها نخواهند شد.»

محققان برای ساخت یک باتری ایمن و کارآمد، الکترودهای آن را از آلیاژی مبتنی‌بر سدیم و طلای نانومنفذ ساختند. نانومنفذ (Nanoporous) به ماده‌ای حرف های می‌بشود که منافذ آن هزاران‌بار کوچک‌تر از ضخامت یک تار مو است.

طلا به سازگاری با سیستم‌های زنده شناخته می‌بشود و سدیم عنصری الزامی است که در همه‌جای بدن انسان یافت می‌بشود. الکترودها بعد از عکس العمل شیمیایی با اکسیژن حاضر در بدن، الکتریسیته تشکیل می‌کنند. محققان برای محافظت از باتری، آن را با لایه‌ی پلیمری متخلخلی که نرم و انعطاف‌پذیر است محصور کردند.

تیم تحقیقاتی عکس العمل‌های التهابی، تغییرات متابولیک و بازسازی بافت اطراف باتری را نیز اندازه‌گیری کرد. موش‌های حاضر در مطالعه هیچ التهاب آشکاری نشان ندادند. محصولات جانبی حاصل از عکس العمل‌های شیمیایی باتری همانند یون‌های سدیم، یون‌های هیدروکسید و سطوح پایین هیدروکسید هیدروژن هم به‌راحتی توسط بدن متابولیزه خواهد شد و هیچ اثری روی کبد و کلیه‌ها برجای نمی‌گذارند.

موش‌ها بعد از کاشت باتری، به‌خوبی بهبود یافتند و موهای پشت آن‌ها بعد از ۴ هفته مجدد رشد کرد. محققان درکمال شگفتی ناظر این اتفاق بودند که عروق خونی اطراف باتری‌ها هم مجددا بازسازی شدند.

به‌حرف های‌ی لیو، خروجی ناپایداری الکتریسته درست بعد از کاشت، محققان را گیج کرده می بود. وی می‌افزاید: «معلوم شد پیش از این که باتری بتواند الکتریسیته‌ی ثابت تشکیل کند، باید به زخم زمان می‌دادیم تا بهبود یابد و رگ‌های خونی اطراف باتری بازسازی شوند و اکسیژن تشکیل کنند. این یک یافته‌ی شگفت‌انگیز و دلنشین به‌شمار می‌رود؛ چون بدین معنی است که باتری می‌تواند به نظارت بر بهبود زخم پشتیبانی کند.»

تیم تحقیقاتی تصمیم دارد تا با کاوش در مواد کارآمد‌تر برای الکترود‌ها و بهینه‌سازی ساختار و طراحی باتری، انرژی تولیدشده توسط آن را افزایش دهند. لیو این چنین خاطرنشان می‌کند که به تشکیل صنعتی رساندن این باتری کار ساده‌ و کم‌هزینه‌ای است و انتخاب مواد مقرون‌به‌صرفه می‌تواند قیمت آن را زیاد تر افت دهد. باتری تولیدشده توسط این تیم امکان پذیر اهداف فرد دیگر جز تامین انرژی دستگاه‌های پزشکی نیز اشکار کند.

لیو می‌گوید: «باتوجه‌به این که سلول‌های تومور به سطوح اکسیژن حساس می باشند، کاشت این باتری مصرف‌کننده‌ی اکسیژن در اطراف تومورها امکان پذیر به گرسنه‌ماندن آن‌ها پشتیبانی کند؛ این چنین امکان تبدیل انرژی باتری به گرما و کشتن سلول‌های سرطانی وجود دارد. چشم‌اندازهای این باتری از منفعت گیری به‌گفتن منبع انرژی گرفته تا زیست‌درمانی‌های بالقوه، همه انها زیاد شوق‌انگیز می باشند.»