Zürich, 28.03.2024. Bekannter massen produziert der Körper im Falle von Diabetes kein eigenes Insulin. Es muss dem Körper von aussen zugeführt werden. Durch das Insulin wird der Blutzuckerspiegel reguliert. Je nach Intensität der Diabetes gibt es auch verschiedene Formen der Zuführung. Eine davon ist eine Pumpe, die dauerhaft am Körper getragen wird. Solche und andere Geräte, wie bsw. Ein Herzschrittmacher benötigen eine dauerhafte Energieversorgung am Körper. Bislang übernehmen dies Geräte die Batterien beinhalten.

Einem Team von Forscherinnen und Forschern der ETH Zürich ist es gelungen eine implantierte Brennstoffzelle zu entwickeln. Gespeist wird diese Brennstoffzelle durch einen überschüssigen Blutzucker, genauer Glukose, aus dem Gewebe.

«Besonders in westlichen Industrienationen nehmen viele Menschen mehr Kohlenhydrate zu sich als sie im Alltag benötigen», sagt ETH-​Professor Fussenegger. Das führe zu Übergewicht, Diabetes oder Herz-​Kreislauferkrankungen. «Das hat uns auf die Idee gebracht, diesen Überschuss an metabolischer Energie zu nutzen, um Strom für den Betrieb von biomedizinischen Geräten herzustellen», erklärt der Biotechnologe weiter. Die Brennstoffzelle im Format eines Teebeutels wird dabei unter die Haut implantiert, beinhaltet eine Elektrode die aus Nanopartikeln einer Kupferbasis besteht. Die Elektrode spalte die Glukose in Glukonsäure und Proton auf und setzt damit einen Stromkreislauf in Gang. Ein Vlies in einem für medizinische Produkte zugelassenem Alginat bildet optisch ein Teebeutelformat. Das Algenprodukt Alginat saugt sich mit Körperflüssigkeit voll und lässt Glukose aus dem Gewebe in das Innere passieren, ähnlich einer Membran!

Heute üblich verwendet man für viele Dinge ein Smartphone. Je nach zu versorgender medizinischer Technologie kann die Brennstoffzelle per Smartphone angepasst werden. Arzt und Ärztin haben per Fernwartung Zugriff und können Anpassungen vornehmen. Das vorliegende System ist erst ein Prototyp. Die Forschenden haben es zwar im Mausmodell erfolgreich getestet, sie können es allerdings nicht zu einem markttauglichen Produkt weiterentwickeln. «Ein solches Gerät zur Marktreife zu bringen, übersteigt unsere finanziellen und personellen Mittel bei Weitem», so Fussenegger. Gefragt sei deshalb ein Industriepartner, der über entsprechende Mittel und Know-​how verfüge.

Originalpublikation:

Maity, D., Ray, P.G., Buchmann, P., Mansouri, M. and Fussenegger, M. (2023), Blood-​Glucose-Powered Metabolic Fuel Cell for Self-​Sufficient Bioelectronics. Adv. Mater. Accepted Author Manuscript 2300890. DOI: 10.1002/adma.202300890

Weitere Informationen

ETH Zuerich, Mit Blutzucker Strom erzeugen
https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2023/03/medienmitteilung-mit-blutzucker-strom-erzeugen.html