MIT entwickelt eine schluckbare Batterie, die Energie aus Magensäure erzeugt
Kleine, elektronische Bauteile, die verschluckt werden, haben sich in der Vergangenheit als nützliche Helfer für die präzise Dosierung von Medikamenten oder invasive Eingriffe wie Darmspiegelungen erwiesen. Ein Problem kann es jedoch sein, die Geräte mit Strom zu versorgen, speziell dann, wenn sie länger im Körper bleiben sollen. Die Entwicklung von Batterien, die ebenfalls sicher verschluckt werden können, ist im vollen Gange, aber diese haben dennoch ihre Risiken und sind vor allem auch limitiert, was die Energie angeht. Forscher des MIT haben nun eine Methode entwickelt, um verschluckte Elektronikteile mit Hilfe der Magensäure mit Energie versorgen zu können.
Bild: Diemut Strebe
Energie aus Magensäure
Die beiden Hauptautoren der Studie, Giovanni Traverso und Robert Langer, haben im Vorfeld ein System entwickelt, das sich im Magen wie ein Stern entfaltet und über Wochen hinweg genaue Wirkstoffdosen abgeben kann. Derartige Geräte benötigen Energie. Batterien sind eine Lösung, aber sie entladen sich zum einen und enthalten zum anderen Chemikalien, die gefährlich werden können, wenn sie in den Magen gelangen.
„We need to come up with ways to power these ingestible systems for a long time. We see the GI tract as providing a really unique opportunity to house new systems for drug delivery and sensing, and fundamental to these systems is how they are powered„, so Traverso.
Die meisten Batterien greifen auf eine Säure zurück. Warum also, so der Gedanke der Forscher, nicht die Säure nutzen, die in unserem Körper auf natürliche Weise vorkommt – die Magensäure. Die Forscher entwickelten ein kleines Gerät mit einer Zink und einer Kupferelektrode. Im Inneren des Gerätes brachten sie einen Temperatursensor und einen Sender unter. Die Säure im Magen kann elektrische Spannung von einer Elektrode zur anderen tragen. So entsteht elektrische Energie, die bei Tests in Schweinekörpern ausreichte, um die Temperatur alle 12 Sekunden zu messen und an einen Empfänger zu schicken.
Klinische Studien sind geplant
„A big challenge in implantable medical devices involves managing energy generation, conversion, storage, and utilization. This work allows us to envision new medical devices where the body itself contributes to energy generation enabling a fully self-sustaining system„, erläutert Anantha Chandrakasan, der an der Studie beteiligt war.
Das Team verfolgte den Weg des Gerätes durch den Körper der Schweine. Im Schnitt benötigten die Geräte sechs Stunden. Auch im Darm kann das Gerät noch Energie produzieren, auch wenn es nicht mehr ausreicht, um alle 12 Sekunden Daten zu senden. Momentan ist das Gerät 40 mm lang und 12 mm breit. Die Forscher sagen, sie könnten das System auf ein Drittel davon reduzieren und so umbauen, dass es Medikamente freigeben kann. Außerdem wäre es denkbar, andere Sensoren und Vorrichtungen einzubauen und das Gerät so zu erweitern.
„You could have a self-powered pill that would monitor your vital signs from inside for a couple of weeks, and you don’t even have to think about it. It just sits there making measurements and transmitting them to your phone„, so Philip Nadeau, der Hauptautor der Studie. Das nächste Ziel der Forscher ist es, die Vorrichtung in klinischen Studien zu erproben.
via MIT
