麻省理工学院研发：永不更换电池的心脏起搏器

麻省理工学院研发：永不更换电池的心脏起搏器

麻省理工学院和慕尼黑工业大学的研究团队开发出了一种新型葡萄糖燃料电池，这种电池厚度仅400纳米，是迄今为止最小的植入式电源。它每平方厘米可产生约43微瓦的电力，实现了葡萄糖燃料电池的最高功率密度。这项突破性研究发表在《Advanced Materials》期刊上，为心脏起搏器等植入式医疗设备提供了永久性能源解决方案。

葡萄糖燃料电池的工作原理基于酶催化反应。如图1所示，电池的阳极使用氧化的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）依赖性葡萄糖脱氢酶（GDH），将葡萄糖氧化产生还原的NADH和氢离子。随后，黄递酶（Dp）将NADH氧化，释放出电子。在阴极，胆红素氧化酶（BOD）催化氧气还原，与电子、氢离子反应生成水。整个过程中，电子通过外电路流动，产生电能。

这种新型葡萄糖燃料电池具有以下显著优势：

1. 超薄设计：厚度仅为400纳米，是目前最小的植入式电源。
2. 高功率密度：每平方厘米可产生约43微瓦的电力，创下葡萄糖燃料电池的新纪录。
3. 生物兼容性：利用人体内的葡萄糖作为燃料，无需外部电源。
4. 持久供电：理论上可实现永久性供电，无需更换电池。

这项技术的突破将为心脏起搏器等植入式医疗设备带来革命性的变化。传统的心脏起搏器电池寿命有限，通常需要5-15年更换一次，而这种葡萄糖燃料电池可以实现永久性供电，大大减少了患者手术的风险和不便。

此外，该技术还可应用于其他植入式医疗设备，如神经刺激器、药物输液泵等，为患者提供更安全、便捷的治疗方案。

尽管葡萄糖燃料电池的研究和实际应用仍处于发展阶段，但这项突破性研究展示了其巨大的潜力。随着技术的不断进步，我们有理由相信，这种新型电源将在未来医疗领域发挥重要作用，为患者带来更高质量的生活。