کوچکترین باتری زیستی لیتیومی جهان برای ایمپلنت‌ها ساخته شد_صبح سریع

پژوهشگران دانشگاه آکسفورد یک باتری لیتیوم-یونی مینیاتوری و نرم را برای کاربردهای زیست‌پزشکی همانند دفیبریلاسیون بافت قلب و ضربان قلب ساخته‌اند.

به نقل از آی‌ای، این باتری که از قطرات هیدروژل زیست‌سازگار ساخته شده است، با نور فعال می‌شود و قابل شارژ و زیست‌تخریب‌پذیر است.

تیم سازنده آن ادعا می‌کند که این باتری کوچک قابلیت‌های کلیدی را برای کاربردهای گوناگون زیست‌پزشکی، همانند تامین انرژی آزادسازی دارو، دفیبریلاسیون قلب و تحویل انرژی برای ریزربات‌ها اراعه می‌کند.

دکتر یوجیا ژانگ(Yujia Zhang) از گروه شیمی دانشگاه آکسفورد و محقق ارشد این مطالعه می‌گوید: تا به امروز، این کوچک‌ترین باتری لیتیوم-یون هیدروژلی است و چگالی انرژی بالایی دارد.

باتری نرم مینیاتوری

گسترش دستگاه‌های هوشمند کوچک که زیاد تر کوچک‌تر از چند میلی‌متر مکعب می باشند، به منبع های انرژی مستقیم نیاز دارد.

برای دستگاه‌های زیست‌پزشکی که مستقیماً با بافت‌های بیولوژیکی تعامل دارند، این منبع های انرژی باید از مواد نرم ساخته شوند تا از کاربردهای ایمن و کم‌تهاجمی مطمعن حاصل شود.

در حالت ایده‌آل، این باتری‌ها باید دارای ویژگی‌های خاصی از جمله ظرفیت بالا، زیست‌سازگاری، زیست‌تخریب‌پذیری و فعال‌سازی قابل تحریک باشند. آنها این چنین باید قابلیت کنترل از راه دور را داشته باشند تا کارکرد و سازگاری آنها در محیط‌های پیچیده افزایش یابد.

ثابت شده است که ترکیب همه این ویژگی‌ها در یک باتری واحد دشوار است. شکاف بزرگی در گسترش راه‌حل‌های انرژی مؤثر، ایمن و قابل انطباق برای کاربردهای زیست‌پزشکی وجود دارد، چون هیچ منبع برقی که اکنون منفعت گیری می‌شود، نمی‌تواند همه این ویژگی‌ها را به یک‌باره در یک باتری ترکیب کند.

دانشمندان دپارتمان شیمی و فارماکولوژی دانشگاه آکسفورد به منظور حل این مشکل، با منفعت گیری از قطرات هیدروژل زیست‌سازگار، باتری لیتیوم-یونی کوچک و انعطاف‌پذیر جدیدی ساخته‌اند.

این باتری با منفعت گیری از فرآیندی به نام «مونتاژ با حمایتاز سورفکتانت» با پشتیبانی مولکول‌هایی که همانند به صابون می باشند، به سه قطره ریزمقیاس هر کدام با حجم ۱۰ نانولیتر می‌پیوندد. دو تا از این قطرات حاوی ذرات لیتیوم-یونی می باشند که برای تشکیل انرژی با هم تعامل دارند.

به حرف های این تیم، طراحی نوآورانه به چالش‌های کلیدی برای تامین انرژی دستگاه‌های پزشکی می‌پردازد و راه‌حلی زیست‌سازگار و کارآمد اراعه می‌دهد.

این باتری مبتنی بر هیدروژل منبع انرژی امیدوارکننده‌ای برای دستگاه‌های با مقیاس کوچک و کم‌تهاجمی است که به طور ایمن با بافت‌های بیولوژیکی تعامل دارند.

قوت زیست‌سازگاری

این باتری که «باتری قطره‌ای» نام گرفته است، با نور فعال می‌شود و قابل شارژ و زیست‌تخریب‌پذیر است که آن را به کوچکترین باتری لیتیوم-یون هیدروژلی با چگالی انرژی برتر تبدیل می‌کند.

این باتری، حرکت مولکول‌های باردار بین سلول‌های مصنوعی را تامین می‌کند و ضربان و دفیبریلاسیون قلب موش را کنترل کرد. ضمن این که با ترکیب ذرات مغناطیسی می‌تواند به گفتن یک حامل انرژی متحرک نیز عمل کند.

به حرف های این تیم، درمان‌های اثبات مفهوم قلب انجام شده در مدل‌های حیوانی، پتانسیل آن را به گفتن یک راه‌حل بی‌سیم و زیست‌تخریب‌پذیر امیدوارکننده برای مدیریت آریتمی‌های قلبی که یکی از دلایل مهم مرگ ‌و میر در سراسر جهان می باشند، نشان داد.

پروفسور هاگان بیلی(Hagan Bayley) از دپارتمان شیمی دانشگاه آکسفورد و رهبر این گروه تحقیقاتی می‌گوید: این باتری ریز لیتیوم-یونی، پیچیده‌ترین باتری در مجموعه‌ای از بسته‌های برق میکروسکوپی است که توسط دکتر ژانگ ساخته شده است و به آینده‌ای شگفت انگیز برای دستگاه‌های الکترونیکی زیست‌سازگار که می‌توانند تحت شرایط فیزیولوژیکی کار کنند، اشاره می‌کند.

پژوهشگران یک خواست ثبت اختراع برای این نوآوری خود اراعه کرده‌اند. آنها بر این باورند که این باتری کوچک و قابل تطبیق، زمان‌های جدیدی را در چندین عرصه از جمله مراقبت‌های بالینی تشکیل می‌کند. این باتری به اختصاصی برای زیست‌ربات‌های کاربردی در مقیاس کوچک کاربردی خواهد می بود