Glukose-Brennstoffzelle soll Implantate befeuern

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://mit.edu haben eine Brennstoffzelle entwickelt, die aus Glucose Energie gewinnt.

Diese könnte künftig in das Gehirn eingesetzt werden und für den Antrieb von Prothesen und anderen Hilfsmitteln verantwortlich sein. Große Hoffnug ruht dabei in der Verwendung der cerebrospinalen Flüssigkeit.

Ideen-Revival nach 40 Jahren

Die Idee, den Zuckergehalt von Flüssigkeiten im menschlichen Körper zur Stromerzeugung zu verwenden, ist nicht ganz neu. Schon in den 1970er-Jahren ist es Wissenschaftlern geglückt, auf Basis einer Glucose-Brennstoffzelle einen Herzschrittmacher zu betreiben.

Mit dem Siegeszug der Lithium-Ionen-Akkus wandte man dieser Technologie jedoch für längere Zeit den Rücken zu. Zudem arbeiteten die damaligen Konstrukte mit Enzymen, was sie für einen Langzeitbetrieb untauglich machte.

Nun hat man am MIT die Idee auf Basis konventioneller Halbleiter-Technik wieder zum Leben erweckt. Alle Komponenten befinden sich auf einem Silizium-Chip. Ein Platin-Katalysator zieht, ähnlich wie verschiedene Zellenzyme, Ionen aus der Glucose. Platin gilt als biokompatibel, der Prototyp der Brennstoffzelle kann bereits einige hundert Mikrowatt an Strom erzeugen, was für den Betrieb von Low-Power-Gehirnimplantaten bereits ausreichend ist.

Cerebrospinale Flüssigkeit als ideales Milieu

„Es wird noch ein paar Jahre dauern, bevor Menschen mit Rückenmarksverletzungen im Rahmen von Standardbehandlungen mit solchen Implantaten ausgestattet werden, aber das ist die Art von Geräten, die man mit einer Glukose-basierten Brennstoffzelle antreiben kann“, so Benjamin Rapoport, der erste Studienautor des von Rahul Sarpeshkar geleiteten Projektes.

Seinen Berechnungen nach ist die Rückenmarks-Gehirnflüssigkeit, die Erschütterungen des Denkorgans vermindert und es vor Kollisionen mit dem Schädelknochen schützt, die ideale Umgebung für die Brennstoffzelle. Denn sie zirkuliert ständig und verfügt über einen hohen Glucosegehalt.

Gleichzeitig befinden sich in ihr nur wenige Zellen, was eine Immunreaktion sehr unwahrscheinlich macht. Da nur ein geringer Teil des Zuckergehalts verwendet wird, ist laut den Forschern auch nicht von einem nennenswerten Einfluss auf die Hirnaktivität auszugehen.

Das Paper zur Studie haben die MIT-Wissenschaftler mittlerweile im Journal „PLoS ONE“ veröffentlicht: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0038436