Phát Triển Thành Công Công Nghệ Lấy Năng Lượng Từ Cơ Thể Để Vận Hành Thiết Bị Cấy Ghép

Khoảng cuối tháng 05/2017, nhóm nghiên cứu đến từ Đại học California, Los Angeles (UCLA) và Đại học Connecticut đã tạo ra một thiết bị lưu trữ năng lượng mới có thể lấy và lưu điện năng từ cơ thể người.

Theo đó, thiết bị mới có thể gọi là một siêu tụ điện sinh học, hay một viên pin protein, dùng để cung cấp năng lượng cho những thiết bị cấy ghép trong cơ thể, chẳng hạn như máy điều hòa nhịp tim với nhiều ưu điểm mà pin truyền thống không thể có được.

Theo tài liệu nghiên cứu được công bố hồi đầu tháng 05/2017, siêu tụ điện sinh học sẽ bao gồm một thiết bị có khả năng thu thập năng lượng, hoạt động bằng cách khai thác những chuyển động và nhiệt tỏa ra từ cơ thể để trích xuất điện tích từ các ion có trong chất lỏng trong cơ thể, chẳng hạn như máu, mồ hôi và huyết thanh.

Điện cực của bộ thu thập được chế tạo bằng graphene xếp chồng lên các lớp protein đã được tùy biến. Các điện cực sẽ thu thập năng lượng từ cơ thể người, chuyển tiếp đến bộ thu thập để lưu trữ.

Vì graphene có thể được cán mỏng với độ dày chỉ vài nguyên tử, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra những siêu tụ điện siêu mỏng thay thế cho pin truyền thống. Không chỉ mỏng hơn sợi tóc, siêu tụ điện bằng graphene còn rất dẻo, có thể di chuyển, uốn cong hay vặn xoắn linh hoạt theo chuyển động của cơ thể. Siêu tụ điện được chế tạo bằng các vật liệu thân thiện sinh học như graphene vốn là một dạng carbon - một trong những thành phần hóa học cốt lõi tạo nên cơ thể người. Những thiết bị cấy ghép hiện hoạt động bằng pin cứng, chứa nhiều vật liệu độc hại có thể gây nhiễm độc cơ thể.

Thiết bị mới sẽ có thể lưu trữ năng lượng ở mật độ cao hơn rất nhiều so với pin thông thường. Ngoài ra, tốc độ sạc/xả của siêu tụ điện cũng nhanh hơn, nội trở thấp, độ ổn định cao và đặc biệt là khả năng sử dụng chất lỏng bên ngoài làm chất điện phân.

Nhóm nghiên cứu cho biết thêm, các thiết bị cấy ghép y tế sử dụng siêu tụ điện sẽ có thể hoạt động suốt đời, giúp loại bỏ nhu cầu phải phẫu thuật định kỳ để thay thế pin – có thể gây những biến chứng nguy hiểm. Các siêu tụ điện mới sẽ rất lý tưởng để sử dụng với máy điều hòa nhịp tim. Tuy nhiên, trong tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể triển khai với nhiều thiết bị cấy ghép khác chẳng hạn như thiết bị kích thích não, dạ dày hay bàng quang.