Scienziati cinesi sviluppano una batteria funzionante a ossigeno che può essere inserita in un corpo vivente e non si esaurisce

I ricercatori della Tianjin University of Technology in Cina hanno sviluppato un nuovo tipo di batteria che funziona con l’ossigeno del corpo e non si esaurisce mai. In un comunicato stampa si legge che tale batteria può essere impiantata nel corpo per molteplici scopi. L’articolo è stato pubblicato sulla rivista Chem

Con i progressi della tecnologia medica, l’impianto di dispositivi all’interno del corpo per modulare le funzioni degli organi è diventato abbastanza comune. I pacemaker aiutano a non far calare la frequenza cardiaca, mentre i neurostimolatori possono aiutare ad attenuare il dolore cronico. Tutti questi dispositivi necessitano di una fonte di energia esterna, fornita convenzionalmente da batterie piccole ma potenti.

Queste batterie possono servire il paziente per anni, ma alla fine si esauriscono e l’intero impianto deve essere sostituito oppure si deve provveedere alla sua ricarcia, magari per induzione. Ciò richiede che il paziente si sottoponga a un altro intervento chirurgico invasivo o comunque ci si deve recare il centri specializzati.

I ricercatori cinesi hanno fatto un passo avanti e si sono ispirati alla vita stessa e al modo in cui si sostiene utilizzando l’ossigeno.

La batteria a ossigeno

Il design della batteria consiste in elettrodi realizzati con una lega a base di sodio e oro nanoporoso. In questa forma, l’oro presenta migliaia di fori microscopici.

Il team di ricerca ha utilizzato l’oro perché è noto per essere un buon conduttore e compatibile con i sistemi viventi. Il sodio, invece, è un elemento essenziale del corpo umano, nel quale è naturalmente presente e quindi non tossico.

Gli elettrodi possono reagire con l’ossigeno nel corpo e generare una tensione. Per testare il loro dispositivo, il team di ricerca ha impiantato una batteria sotto la pelle dei topi in laboratorio. Prima dell’impianto, la batteria è stata racchiusa in un film polimerico poroso per consentire il passaggio delle molecole e proteggere la configurazione della batteria.

“Se ci pensiamo, l’ossigeno è la fonte della nostra vita”, ha detto Xizheng Liu, professore di materiali e dispositivi energetici presso la Tianjin University of Technology.

“Se riusciamo a sfruttare l’apporto continuo di ossigeno nel corpo, la durata della batteria non sarà limitata dai materiali limitati delle batterie convenzionali”.

Due settimane dopo l’impianto, è stata misurata la potenza della batteria e si è constatato che era stabile tra 1,3 e 1,4 V. La densità di potenza massima era di 2,6 µW/cm2. Non è ancora sufficiente per alimentare i dispositivi medici. Tuttavia, si tratta di una valida prova di concetto che i ricercatori possono sviluppare ulteriormente.

Come ha reagito il tessuto vivente?

Oltre alla potenza erogata, i ricercatori volevano sapere come il corpo avrebbe reagito alla batteria impiantata. Il team non ha riscontrato reazioni infiammatorie intorno al sito di impianto e le funzioni metaboliche dei topi sono rimaste  normali.

I sottoprodotti delle reazioni chimiche della batteria includevano molecole di perossido di idrogeno e ioni di sodio e idrossido. Questi sono stati prodotti in basse quantità e sono stati facilmente metabolizzati dai reni e dal fegato dei ratti, si legge nel comunicato stampa. Quattro settimane dopo, anche i peli nel sito di impianto erano ricresciuti.

Quando i ricercatori hanno misurato la potenza della batteria subito dopo l’impianto, questa era piuttosto instabile. Tuttavia, man mano che il sito di impianto guariva, i vasi sanguigni intorno alla batteria potevano rigenerarsi e fornire ossigeno alla batteria, rendendo la sua produzione più stabile.

Per la ricerca futura, il team vuole esplorare altri materiali per l’elettrodo, che possono aiutare a ottimizzare il design della batteria e a renderla più conveniente per la produzione di massa.

La batteria ad ossigeno potrebbe avere anche un effetto secondario positivo non trascurabile. “Poiché le cellule tumorali sono sensibili ai livelli di ossigeno, l’impianto di questa batteria che consuma ossigeno può aiutare ad affamare i tumori”, ha aggiunto Liu nel comunicato stampa. “È anche possibile convertire l’energia della batteria in calore per uccidere le cellule tumorali”.