Robert Klatt
Die Batterie eines Herzschrittmachers muss bisher operativ getauscht werden. Eine neue Energiequelle, die den Blutsauerstoff verwendet, soll dies überflüssig machen.
Tianjin (China). Herzschrittmacher haben aktuell eine Batterielaufzeit von etwa fünf bis sechs Jahren. Danach muss die Batterie in einer Operation ausgetauscht werden, um das Implantat mit neuer Energie zu versorgen. Forscher der Tianjin University of Technology um Xizheng Liu haben im Fachmagazin Chem nun eine neue Batterie vorgestellt, die Energie aus dem Blutsauerstoff gewinnen kann. In Zukunft könnte die neue Energiequelle die strapazierenden Operationen von Patienten mit einem Herzschrittmacher ersetzen.
„Wenn wir die kontinuierliche Sauerstoffversorgung des Körpers nutzen können, wird die Batterielebensdauer nicht durch die begrenzenden Materialien in herkömmlichen Batterien eingeschränkt.“
Die Anode der neuen Batterie besteht aus Kupferschaum mit einer Legierung aus Natrium, Gallium und Zinn. In der zweiten Batteriekammer befindet sich die Kathode aus porösem Nanogold. Der Elektrolyt beinhaltet Körperflüssigkeit, darunter Blut, dessen Sauerstoff als aktive Komponente dient. Weil der Sauerstoff durch den Körper des Nutzers permanent nachgeliefert wird, muss die Batterie nicht nach einem bestimmten Intervall ausgetauscht werden.
Um zu untersuchen, ob die Batterie keine Gesundheitsgefahr darstellt, haben die Forscher diese mit Ratten erprobt. Dazu wurde die Batterie den Tieren am Rücken unter die Haut implantiert. Die Wunde heilte anschließend normal und es wurden keine Nebenwirkungen beobachtet. Allerdings liefert die Batterie nicht sofort eine konstante Spannung über die Drähte, die aus dem Rattenrücken herausschauten.
„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.“
Nachdem etwa zwei Wochen vergangen sind, liefert die Batterie kontinuierlich Strom und erreichte eine Spannung von 1,3 Volt. Dies reicht noch nicht aus, um einen Herzschrittmacher mit Strom zu versorgen, zeigt aber, dass die Batterie grundsätzlich funktioniert. Weitere Optimierungen, etwa andere Materialien, sollen die Stromabgabe erhöhen. Denkbar ist laut den Forscher zudem, dass die Technik auch zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden könnte.
„Da Tumorzellen empfindlich auf den Sauerstoffgehalt reagieren, könnte das Einpflanzen dieser Sauerstoff-verbrauchenden Batterie dazu beitragen, Krebserkrankungen auszuhungern.“
Chem, doi: 10.1016/j.chempr.2024.02.012
