Bioingenieure der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) haben einen Prototyp-Kraftstoff entwickelt
Die Brennstoffzelle besteht aus einer Nanopartikel-AnodeKupferbasis. Es spaltet Glukose in Gluconsäure und ein Proton auf, um Strom zu erzeugen, der einen Stromkreis antreibt. Das Gerät ist in Vliesstoff eingewickelt und mit Alginat, einem biokompatiblen Algenextraktprodukt, beschichtet.
Die fertige Brennstoffzelle gleicht einem TeeBeutel, aber es kann unter die menschliche Haut implantiert werden. Das Alginat absorbiert Körperflüssigkeit und lässt Glukose aus dem Gewebe in die Brennstoffzelle im Inneren gelangen.
Forscher haben diese Quelle angeschlossenStrom mit einer zuvor entwickelten Kapsel, die künstliche Betazellen enthält. Sie ahmen die Arbeit des endokrinen Teils der Bauchspeicheldrüse nach, der Insulin produziert. Künstliche Zellen können mit elektrischem Strom oder blauem LED-Licht zur Produktion und Ausschüttung des Hormons angeregt werden.
Diagramm, das den Betrieb des Geräts veranschaulicht, wennTests an Mäusen. Das Implantat aktiviert die Insulinproduktion, wenn der Blutzuckerspiegel steigt, das Hormon senkt den Blutzuckerspiegel, woraufhin der Strom abgeschaltet wird und die Insulinproduktion stoppt. Bild: Maity D, et al, Adv. Mater.
Das Gesamtsystem kombiniert Stromerzeugung ukontrollierte Abgabe von Insulin. Sobald die Brennstoffzelle einen Überschuss an Glukose registriert, beginnt sie mit der Energiegewinnung. Diese elektrische Energie wird dann verwendet, um die Zellen zu stimulieren, was zur Produktion und Freisetzung von Insulin führt. Infolgedessen sinkt der Blutzucker auf normale Werte.
Bei Typ-1-Diabetes produziert der Körpernicht genug Insulin. Das bedeutet, dass Patienten das Hormon von außen erhalten müssen, um ihren Blutzuckerspiegel zu regulieren. In der Regel werden dafür Insulinpumpen verwendet, die direkt am Körper angebracht werden. Diese Geräte benötigen eine zuverlässige Stromquelle, normalerweise Batterien. Die Forscher glauben, dass ein in sich geschlossenes implantierbares System eine bequeme Alternative für Patienten mit dieser Art von Diabetes sein könnte.
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Auf dem Cover: ein Prototyp einer implantierbaren Brennstoffzelle. Bild: Fussenegger Lab, ETH Zürich