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Potenza dal glucosio
Gli scienziati hanno impiantato la prima cella a biocombustibile a base di glucosio funzionale in un animale vivente. A differenza delle batterie che forniscono energia agli impianti, un dispositivo generatore di energia potrebbe non dover essere rimosso e sostituito chirurgicamente, poiché il glucosio è una fonte di energia potenzialmente illimitata.
Dolce potere: Gli scienziati hanno impiantato un dispositivo alimentato a glucosio nella cavità addominale di un ratto e ne hanno misurato le prestazioni per tre mesi. Il dispositivo per il glucosio è costituito da elettrodi costituiti da dischi di grafite compressi contenenti enzimi che catalizzano l'ossidazione del glucosio. Gli elettrodi si trovano all'interno di una sacca per dialisi che mantiene gli enzimi all'interno ma lascia passare il glucosio e l'ossigeno.
Il dispositivo utilizza enzimi per raccogliere energia dal glucosio e dall'ossigeno che si trovano naturalmente nel corpo. I tentativi passati di utilizzare un tale dispositivo negli animali sono falliti perché gli enzimi hanno richiesto condizioni acide o sono stati inibiti da particelle cariche nel fluido che circonda le cellule. Ma Philippe Cinquin e il suo team dell'Università Joseph Fourier di Grenoble, in Francia, hanno superato questi ostacoli confinando enzimi selezionati all'interno di dischi di grafite che sono stati inseriti in sacche per dialisi. Il glucosio e l'ossigeno sono entrati nel dispositivo, ma gli enzimi sono rimasti al loro posto e hanno catalizzato l'ossidazione del glucosio per generare energia elettrica.
Il team ha impiantato chirurgicamente il dispositivo nella cavità addominale di due ratti. La potenza massima del dispositivo era di 6,5 microwatt, che si avvicina ai 10 microwatt richiesti dai pacemaker. La potenza è rimasta di circa due microwatt per 11 giorni in un ratto e l'altro ha mostrato sottoprodotti dell'ossidazione del glucosio nelle sue urine per tre mesi, indicando che il dispositivo dura almeno così a lungo. Questo è un grande passo avanti per il campo delle celle a biocombustibile impiantabili, afferma Shelley Minteer, un elettrochimico alla Saint Louis University.
È un articolo piuttosto interessante che dimostra per la prima volta che si può generare energia elettrica dai fluidi corporei, afferma Itamar Willner, chimico biomolecolare presso l'Università Ebraica di Gerusalemme.
La tecnologia potrebbe essere utilizzata per una vasta gamma di applicazioni, come stimolatori neurali e della crescita ossea, dispositivi per la somministrazione di farmaci, pompe per insulina e biosensori, afferma Eileen Yu, ingegnere chimico presso l'Università di Newcastle. Ma se gli enzimi rimangono stabili per un lungo periodo di tempo è una preoccupazione, dice. E l'efficienza del trasferimento di elettroni tra enzimi ed elettrodi dovrebbe essere migliorata, afferma.
Cinquin crede che la sua squadra possa migliorare la sua efficienza. Sono ottimista sul fatto che otterremo decine di milliwatt nelle versioni future, dice.
Gli autori vorrebbero poi testare il dispositivo per periodi di tempo più lunghi su animali più grandi, migliorarne il design e incorporare materiali biocompatibili. Se l'industria trova la volontà di entrare nello sviluppo tecnologico delle celle a biocombustibile, sono sicuro che l'uso di celle a biocombustibile per alimentare impianti medici si concretizzerà in un periodo di tempo molto breve, afferma Willner.