Ученые повысили эффективность систем, получающих энергию из глюкозы в крови
МОСКВА, 14 марта. /ТАСС/. Специалисты Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" создали новый вид катодов для биотопливных элементов, которые способны преобразовывать содержащуюся в крови глюкозу в электроэнергию. Разработка повысит эффективность работы таких устройств, призванных заменить собой аккумуляторы в имплантируемых медицинских приборах - кардио- и нейростимуляторах и инфузионных помпах, сообщили ТАСС в пресс-службе научного центра.
Дело в том, что батареи в этих устройствах требуют периодической замены, которая возможна только во время хирургического вмешательства. Новое решение за счет преобразования глюкозы в крови в энергию позволит избавить пациентов от таких операций.
"Мы создали новый вид катода, совмещающий наночастицы платины и органический катализатор. Такой "гибрид" повышает эффективность катодной реакции в три раза по сравнению с катодами на основе ферментов. Кроме того, он позволяет избежать нежелательных продуктов, которые могут возникать в ходе реакции восстановления кислорода - это особенно важно для потенциально имплантируемых топливных элементов", - уточнила старший научный сотрудник отделения биоэнергетики Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий НИЦ "Курчатовский институт" Юлия Парунова, чьи слова приводит пресс-служба центра.
Биотопливные элементы включают в себя два электрода: на аноде фермент расщепляет глюкозу с образованием протонов и электронов, которые направляются к катоду, где происходит реакция восстановления кислорода. Главным барьером для увеличения катодного тока в таких устройствах, от которого зависит их эффективность, является концентрация кислорода: в крови и других физиологических жидкостях ее уровень ограничен. Авторы работы подобрали элементы катода, которые решают эту проблему.
"Предложенная комбинация обеспечивает максимальный катодный ток за счет того, что оба элемента (наночастицы платины и катализатор) вносят вклад в реакцию восстановления кислорода. Высокая каталитическая активность катода, в свою очередь, повышает "производительность" биотопливного элемента", - пояснили в Курчатовском институте, добавив, что эффективность устройств подтверждена результатами экспериментов с участием животных.
Выводы исследователей опубликованы в журнале Electroanalysis.