為醫療植入物提供動力是很困難的，但利用人體自身的燃料來源可以使它們長期運行。一種新設計的微型燃料電池將葡萄糖轉化為電能，為植入物供電，比迄今為止的任何其他設計都更有效。
像心臟起搏器這樣的植入物可能需要運行數十年，因此它們需要穩定的電力供應，而電纜不能僅僅通過病人的皮膚鋪設。電池可能是明顯的解決方案，但更換電池需要手術。即使有了體外無線充電的新進展，對於需要儘可能小而輕的設備來說，電池也會增加太多的體積。
理想情況下，植入物會被安裝上可以自己發電的設備，還有什麼比我們自己的細胞所使用的豐富的能源更好的呢？葡萄糖燃料電池，將血糖的化學能量轉化為電能，已經發展了幾十年，但它們仍然有一些問題需要解決。而現在，麻省理工學院和慕尼黑工業大學研究人員開發的一個新裝置可能有一些答案。
新燃料電池的結構與現有的燃料電池基本相同，由陽極、電解質和陰極組成。陽極與體液中的葡萄糖發生反應，產生葡萄糖酸，這一過程會釋放出兩個質子和兩個電子。電解質帶走質子，在那裡它們與空氣混合併變成無害的水分子。同時，電子被收集到一個電路中，在那裡它們可以被用來為植入的設備供電。
大多數時候，葡萄糖燃料電池中的電解質是由聚合物製成的，但是對於他們的設備，研究人員使用了一種新材料–氧化鈰，一種堅固、穩定的陶瓷，可以很好地傳導質子，並且已經被用於氫燃料電池的相同工作。電極由鉑金製成，它與葡萄糖發生強烈反應。
最終的電池很小–大約300微米寬，僅400納米厚。為了測試它們，研究人員在硅片上製造了150個電池，將葡萄糖溶液流過它們的頂部，並測量它們的電力輸出。
這些燃料電池產生了大約80毫伏的峰值電壓，這相當於每平方厘米約43微瓦。研究小組說，這是迄今為止製造的任何葡萄糖燃料電池中最高的功率密度，足以為植入式設備供電。
除了高輸出，陶瓷材料還有助於它的壽命更長，並能承受植入前的高溫消毒。研究人員說，這些燃料電池可以被製成薄膜塗層，包裹在植入物上為其供電。
該研究發表在《先進材料》雜誌上。