Herzschrittmacher und andere implantierbare Lebensretter funktionieren künftig ohne Batterie. Sie verbrauchen zwar Strom, um ihre Aufgaben zu erfüllen. Doch den liefert ein System, das Körperwärme und Bewegung in elektrischen Strom umwandelt. Das reicht locker für die Versorgung aus. Doch die Sache hat einen Haken: Es muss stets genügend Energie zur Verfügung stehen. Man kann schließlich nicht davon ausgehen, dass ein Patient in dem Augenblick, in dem er Herzrhythmusstörungen hat, sich in diesem Augenblick schnell bewegt. Als Stromspeicher dient ein Superkondensator, wie er auch in Elektrofahrzeugen genutzt wird, um etwa elektrische Energie, die beim Bremsen erzeugt wird, aufzufangen und zu speichern.


Bild: Islam Mosa/University of Connecticut and Maher El-Kady/UCLA

Blutserum als Elektrolyt

Das System, das operative Eingriffe zum Austausch der Batterie überflüssig macht, haben Forscher der University of California (UCLA) in Los Angeles und der University of Connecticut in Mansfield/USA entwickelt. Der Superkondensator besteht aus Graphen, einem bienenwabenförmigen Netz aus Kohlenstoffatomen und mit einem modifizierten menschlichen Protein. Als Elektrolyt, der diese beiden Elektroden voneinander trennt, fungiert eine körpereigene Flüssigkeit, in diesem Fall Blutserum. Kohlenstoff und das modifizierte Protein sind biokompatibel, werden vom menschlichen Körper also klaglos geduldet. Der Elektrolyt natürlich auch, weil er körpereigen ist.

Aus Wärme und Bewegung wird Strom

Der biologische Superkondensator, wie die Forscher den Stromspeicher nennen, ist stets voll geladen, auch dann, wenn der Patient im Bett liegt. Dann wird ja Wärme in Strom umgewandelt. Im Ernstfall gibt er seine Energie oder einen Teil davon ohne jede Verzögerung ab, sodass die Herzanomalie blitzschnell behoben wird. Batterien stellen ihre Energie nur mit Verzögerung zur Verfügung, wenn sie auch nur klein ist.


„Die Kombination von Energy Harvester (Energiewandler) und Superkondensator sorgt für die lebenslange Versorgung von elektronischen Implantaten, die nie mehr ersetzt werden müssen“, sagt Maher El-Kady von der UCLA, einer der Entwickler. Das System hat noch einen weiteren Vorteil: Es ist deutlich kleiner als ein batterieversorgtes Implantat. Batterien enthalten zudem toxische Materialien, die den Patienten bei einem Leck gefährden können.

 

Via UCLA

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