科学家做出能吞的“纸电池” 体内供电3天
科学家研发出一种可以吞进肚子里的“纸电池”,它能在体内给医疗设备供电,完成任务后还会逐渐分解。
目前,这种电池已经在猪身上进行测试,最长可以工作3天。相关研究9月21日发表在《自然·化学工程》(Nature Chemical Engineering)期刊上。
这种电池主要是为可吞咽医疗设备设计的。现在已经有一些医疗设备可以吞进人体,用来检测出血、释放药物,或者刺激特定组织和器官。
研究人员因此做出了这种薄而多孔、外形类似纸张的新型电池。
它采用分层设计,负极使用镁合金,正极含有三氧化钼和活性炭,中间则加入可生物降解的电解质。研究人员还使用纤维素纳米纤维作为黏合剂,让整个电池形成类似纸张的结构。
更特别的是,这些材料可以在酸性的胃肠道环境中逐渐溶解,之后被安全吸收,不会留下有害碎片或有毒副产物。
为了避免电池刚进胃里就被胃酸迅速分解,研究人员还给它穿了一层“保护衣”——在外面涂上蜂蜡,有些版本还增加了小烛树蜡,用来控制电池能工作多久。
研究团队一共制作了两个版本。其中较小的一款甚至可以直接装进标准明胶胶囊。
实验室测试显示,小型电池可以产生约1.77伏电压,足以给低功耗电子设备供电。较大的版本可以达到约1.84伏。
接下来,研究人员把电池放进3D打印的胶囊,再送进猪的体内进行测试。
结果显示,两种电池最长都可以工作3天。不过随着电池逐渐分解,电压和容量也会慢慢下降。
研究人员还真的用它们给猪体内的医疗设备供电。
小型电池连接一个无线RFID标签。研究人员把标签放进猪的食道后,它可以向最远约1.5米外的接收器发送信号,从而判断猪什么时候吞下了药物。
较大的电池则给另一种可吞咽胶囊供电,对胃部进行电刺激。实验发现,这种刺激提高了猪血液中促进饥饿感的胃饥饿素水平,而且刺激位置没有出现肉眼可见的组织损伤。
不过,这项技术目前还没有在人身上进行测试。

在医院进行手术的外科医生团队(图片来源:karrastock / stock.adobe.com)
研究人员也承认,现在还有一些问题需要解决。比如电池容量仍然比较低,而且不同电池的工作时间和降解速度还存在差异。
团队接下来准备进一步控制电池的工作寿命,让它可以根据不同医疗设备的需要,准确工作几个小时到几天,然后再逐渐分解。
研究人员还将进行更接近人体胃肠道环境的长期测试,并计划推进RFID系统的首次临床试验。研究共同作者乔瓦尼·特拉韦尔索(Giovanni Traverso)表示,这项临床试验可能在大约两年后开始。