10月1日消息,Chemistry World报道,麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)研究人员与同事开发出一种可吞服、可在体内逐步分解的纸基电池。该电池由被认为少量食用时对人体安全的材料制成,可在体内运行有限时间,随后在肠道中完全分解,为临时性内部医疗设备提供电力。研究由MIT的Giovanni Traverso参与,Chalmers理工大学材料科学家Mehmet Girayhan Say负责研究。
文章指出,可吞服和可植入电子设备可用于监测肠道、追踪患者是否服药,或提供电刺激,被视为比手术侵入性更低的替代方案。但传统电池可能含有有毒材料;碱性电池和锂离子电池在外壳失效时可能泄漏腐蚀性电解液或产生气体,其不可降解部件还需要取出,或者会在胃肠道中积累成为电子废弃物。此前的生物可吸收电池虽然能在使用后安全降解,却难以同时具备在体内工作所需的功率和可靠性。
新电池以镁作阳极、以三氧化钼作阴极,并用植物来源的纤维素纤维固定两层金属。研究团队称,这种设计使电极更薄、更坚固且电接触更好,同时仍能在体内自然分解。团队还把通常的水基电解液替换为一种可生物降解液体:将食用安全的胆碱氯化物和乳酸熔合而成。相较此前使用的盐水或尿素基液体,该电解液带来更稳定的电压输出。悉尼大学、未参与研究的Kourosh Kalantar-Zadeh评价称,其性能足以直接提供驱动基础集成电路所需的电压,并具有相对合适的能量密度。
电池外部包覆天然蜡:短期保护使用蜂蜡,延长保持时间则使用植物蜡。研究人员制成两种规格,一种是可装入标准胶囊的小型圆形电池,另一种则面向功耗更高的设备。在模拟胃酸测试中,两种电池均会在数周至数月内逐步降解。Say表示,研究团队选择电极厚度和阴极负载,使电池完全溶解时释放的镁和钼数量仍低于既定的每日可耐受摄入限值。
研究人员随后在猪身上测试了两种由该电池供电的设备。第一种是利用无线信号传递胶囊是否被吞下的追踪标签;使用新电池后,该标签的通信距离明显长于通常的无源标签,而且从空气进入体内组织后信号立即减弱,表明胶囊已经被吞服。第二种是可吞服的激素刺激器,能够对胃壁进行数天连续电刺激;测试提高了饥饿激素ghrelin(胃饥饿素)水平,且未损伤周围组织。电池可在胃中至少停留3天,此后在几周内降解。
Say强调,意义不仅在于电池本身,还在于它能促成一种无需取出的、完全可生物吸收的胃肠道电子平台。他认为,将由生物可吸收电源供电的吞服式电子设备结合起来,能够形成完整、自供能且可溶解的生物医学胶囊。该成果发表于《Nature Chemical Engineering》,论文DOI为10.1038/s44286-026-00443-7。
(来源:Chemistry World)