Les batteries implantables peuvent fonctionner avec l'oxygène du corps humain

"De la nouvelle source d'énergie aux biothérapies potentielles, les perspectives de cette batterie sont passionnantes

05.04.2024

Des stimulateurs cardiaques aux neurostimulateurs, les dispositifs médicaux implantables s'appuient sur des piles pour maintenir le rythme cardiaque et atténuer la douleur. Mais les piles finissent par s'épuiser et leur remplacement nécessite des interventions chirurgicales invasives. Pour résoudre ces problèmes, des chercheurs chinois ont mis au point une batterie implantable qui fonctionne grâce à l'oxygène présent dans le corps. L'étude, publiée le 27 mars dans la revue Chem, montre sur des rats que la conception de démonstration peut fournir une énergie stable et qu'elle est compatible avec le système biologique.

"Quand on y pense, l'oxygène est la source de notre vie", explique l'auteur correspondant, Xizheng Liu, spécialisé dans les matériaux et dispositifs énergétiques à l'université de technologie de Tianjin. "Si nous parvenons à exploiter l'approvisionnement continu en oxygène dans le corps, la durée de vie des piles ne sera pas limitée par les matériaux limités des piles conventionnelles.

Pour construire une batterie sûre et efficace, les chercheurs ont fabriqué des électrodes à partir d'un alliage à base de sodium et d'or nanoporeux, un matériau dont les pores sont des milliers de fois plus petits que la largeur d'un cheveu. L'or est connu pour sa compatibilité avec les systèmes vivants, et le sodium est un élément essentiel et omniprésent dans le corps humain. Les électrodes subissent des réactions chimiques avec l'oxygène du corps pour produire de l'électricité. Pour protéger la batterie, les chercheurs l'ont enfermée dans un film polymère poreux, souple et flexible.

Ils ont ensuite implanté la batterie sous la peau du dos des rats et mesuré sa production d'électricité. Deux semaines plus tard, ils ont constaté que la batterie pouvait produire des tensions stables entre 1,3 V et 1,4 V, avec une densité de puissance maximale de 2,6 µW/cm2. Bien que la puissance soit insuffisante pour alimenter des appareils médicaux, la conception montre qu'il est possible d'exploiter l'oxygène du corps pour produire de l'énergie.

L'équipe a également évalué les réactions inflammatoires, les changements métaboliques et la régénération des tissus autour de la batterie. Les rats n'ont présenté aucune inflammation apparente. Les sous-produits des réactions chimiques de la pile, notamment les ions sodium, les ions hydroxyde et de faibles niveaux de peroxyde d'hydrogène, ont été facilement métabolisés par l'organisme et n'ont pas affecté les reins et le foie. Les rats ont bien cicatrisé après l'implantation, les poils de leur dos ayant complètement repoussé au bout de quatre semaines. À la surprise des chercheurs, les vaisseaux sanguins se sont également régénérés autour de la batterie.

"L'instabilité de la production d'électricité juste après l'implantation nous a laissés perplexes", explique M. Liu. "Il s'est avéré que nous devions laisser à la plaie le temps de cicatriser, aux vaisseaux sanguins de se régénérer autour de la batterie et de fournir de l'oxygène, avant que la batterie ne puisse fournir une électricité stable. C'est une découverte surprenante et intéressante, car cela signifie que la batterie peut aider à surveiller la cicatrisation des plaies."

L'équipe prévoit ensuite d'améliorer la fourniture d'énergie de la batterie en explorant des matériaux plus efficaces pour les électrodes et en optimisant la structure et la conception de la batterie. M. Liu a également noté que la batterie est facile à mettre à l'échelle en termes de production et que le choix de matériaux rentables peut permettre d'en réduire encore le prix. La batterie de l'équipe pourrait également trouver d'autres applications que l'alimentation d'appareils médicaux.

"Les cellules tumorales étant sensibles aux niveaux d'oxygène, l'implantation de cette batterie consommant de l'oxygène autour d'elles pourrait contribuer à affamer les cancers. Il est également possible de convertir l'énergie de la batterie en chaleur pour tuer les cellules cancéreuses", explique M. Liu. "D'une nouvelle source d'énergie à des biothérapies potentielles, les perspectives de cette batterie sont passionnantes.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.