Energie aus Sauerstoff des Bluts

Batterie für Herzschrittmacher soll sich daraus speisen

Forschende haben eine Batterie entwickelt, die als Energiequelle Sauerstoff aus dem Blut nutzt. Sie könnte eines Tages genutzt werden, um etwa Herzschrittmacher mit elektrischer Energie zu versorgen. Bisher verwendete Batterien müssen nach einer Zeit ersetzt werden, wozu eine Operation erforderlich ist. Tests an Ratten zeigen, dass die neue Batterie biokompatibel ist und nach zwei Wochen konstant Strom liefert. Das berichtet die chinesische Gruppe um Xizheng Liu von der Tianjin University of Technology in der Fachzeitschrift Chem.

„Wenn wir die kontinuierliche Sauerstoffversorgung des Körpers nutzen können, wird die Batterielebensdauer nicht durch die begrenzenden Materialien in herkömmlichen Batterien eingeschränkt“, wird Liu in einer Mitteilung des Fachverlags zitiert. Die wichtigste Herausforderung für eine solche Batterie sei allerdings, dass sie keine Gefahr für den Körper darstelle, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

Für das Gerät verwendeten sie Gold mit winzigen Poren und einen körperverträglichen Kunststoff, der die Batterie umhüllt. Wie Tests zeigen, ist die Batterie selbst dann biokompatibel, wenn sie beschädigt wird und Bestandteile wie etwa Feststoffe oder andere Substanzen in den Körper gelangen. In einer Batteriekammer besteht die Anode, also eine der Elektroden, aus Kupferschaum mit einer Legierung aus Natrium, Gallium und Zinn. In der zweiten Kammer, mit nanoporösem Gold als Kathode, ist Körperflüssigkeit einschließlich Blut der Elektrolyt und Sauerstoff die aktive Komponente. Der Sauerstoff wird immer wieder nachgeliefert, sodass theoretisch kein Batteriewechsel notwendig wird.

Liu und Kollegen pflanzten die Batterie in einem Machbarkeitsnachweis Ratten am Rücken unter die Haut. Die Tiere vertrugen die Batterie demnach, die Wundheilung war normal. Doch anfangs lieferte die Batterie keine konstante Spannung, entsprechend floss nicht regelmäßig Strom durch die aus dem Rattenrücken herausragenden kleinen Drähte.

„Es stellte sich heraus, dass wir der Wunde Zeit zum Heilen geben mussten, damit sich die Blutgefäße um die Batterie herum regenerieren und Sauerstoff liefern konnten, bevor die Batterie stabilen Strom liefern konnte“, erklärt Liu. Das habe etwa zwei Wochen gedauert.

Dann lieferte die Batterie 1,3 Volt Spannung und kontinuierlich Strom. Der reicht noch nicht, um einen Herzschrittmacher zu betreiben, aber die Forschenden sind zuversichtlich, dass sie durch andere Materialien eine höhere Stromabgabe erreichen können. Außerdem können sie sich weitere Anwendungen der Batterie vorstellen, etwa in der Krebsbehandlung.