'Želatinozne baterije' koje se ugrađuju u tijelo za liječenje različitih bolesti

Meke i rastezljive trake poput želea mogle bi biti ključne za pružanje električne energije na ljudskim tijelima, pa čak i unutar njih.

Znanstvenici sa Sveučilišta u Cambridgeu kažu da bi se rastezljivost njihove novorazvijene 'želatinozne baterije' mogla koristiti u implantatima u našim tijelima gdje to prije nije bilo moguće.

Istraživači na Odsjeku za kemiju Sveučilišta u Cambridgeu kažu da su razvili novu bateriju koja mijenja pravila igre i koja bi mogla napajati nosive uređaje kao i implantate unutar tijela.

Nije ono što biste mogli očekivati kada prvi put pomislite na bateriju.

'Batrerija' izgleda kao linija ljepljivih Lego kockica, a zapravo je niz hidrogelova zalijepljenih zajedno koji stvaraju električnu struju.

- Ovo je primjer jednog komada gela koji koristimo za izradu baterije. Kao što vidite, vrlo je mekan i rastezljiv baš poput želea, a s otprilike pet takvih zalijepljenih zajedno možemo napraviti hidrogelni izvor energije, objašnjava Stephen O'Neil, doktorand na Sveučilištu u Cambridgeu.

Svaka baterija sastoji se od trodimenzionalne mreže polimera koji sadrže preko 60% vode.

Polimeri se drže zajedno međusobnim kemijskim interakcijama - točnije reverzibilnom 'on/off' interakcijom koja kontrolira mehanička svojstva želea.

Istraživači osiguravaju da se pojedinačni hidrogelovi ne razdvajaju kada se istegnu s pomoću molekula bačvastog oblika zvanih kukurbiturili, koje su oblikovane poput molekularnih lisica.

Osim što su rastezljivi, hidrogelovi se mogu zgnječiti bez da trajno izgube svoj izvorni oblik i mogu se sami zacijeliti kada se oštete, što ih čini idealnim za implantaciju u tijelo.

- Dakle, elektronika kakvu poznajemo, poput naših telefona i naših računala, vrlo je kruta, dok je naše tijelo većinom voda, vrlo je mekano. Možete zamisliti da je mozak mekan i rastezljiv, pa smo pokušali elektroniku učiniti mekom i rastezljivom kako bi se mogla spojiti unutar našeg tijela ili na našu kožu, a način na koji smo to učinili je da smo napravili hidrogelne materijale koji su ionski vodljivi i oponašanjem električne jegulje uspjeli smo napraviti izvor energije od tih mekih i rastezljivih hidrogelnih materijala, što smanjuje bilo kakvu upalu ili moguće ožiljke na tijelu, kaže O' Neil. 

Dok su se hidrogelovi i prije koristili u tijelu za opskrbu električnom energijom, istraživači kažu da je ovo prvi put da su dobili rastezljivo svojstvo.

- Rastezljivost znači da kad biste ih stavili na kožu i nosili kao nosivi materijal, mogli biste imati fleksibilnu kožu i mišiće, a to ne bi promijenilo performanse samog uređaja. Slično je u tijelu, ako biste ih imali na robusnim mjestima kao što su zglobovi, ako mislimo na robotiku ili zamjenu udova, onda su to područja u kojima osjećate stvarnu silu unutar svog tijela i važno je imati materijal koji to može izdržati, kaže Jade McCune, doktorandica na Sveučilištu u Cambridgeu.

Rastezljivost ove baterije omogućuje da se koristi u kontekstima koji nisu mogući s drugim vrstama hidrogelnih baterija.

Istraživači planiraju buduće pokuse za testiranje hidrogelova unutar stvarnih živih organizama prije nego što se uzmu u obzir za medicinsku primjenu.

- Konačni cilj je da usadimo ove izvore energije u nečije tijelo i onda oni mogu trajati nekoliko dana ili tjedana napajajujući uređaje koji mogu ili kontinuirano snimati ili kontinuirano djelovati kao terapija, na primjer duboka moždana stimulacije u liječenju Parkinsonove bolesti. To možemo učiniti stimuliranjem neurona duboko u našem mozgu i za primjenu snage možemo koristiti meke i rastezljive izvore energije, kaže O'Neil.

Ove baterije možda su daleko od uporabe na tijelu ili unutar njega, ali istraživači sa Sveučilišta u Cambridgeu kažu da bi opseg njihovog potencijala mogao promijeniti medicinsku znanost.