葡萄糖生物燃料電池依賴於人體酶進行化學反應產生電流，例如：葡萄糖和氧氣結合在一起（這兩種物質都存在於實驗老鼠體內），這種被稱為“氧化還原調解劑”的混合物質就像是電線，持續向人造器官供電。科學家們正在研製類似的多樣化裝置以環保方式產生電流，未來可套用於解決人造器官的供電問題。
基本介紹
- 中文名：葡萄糖生物燃料電池
- 研發國家：法國
- 性質：可植入的葡萄糖生物燃料電池
- 化學問題：不可能在高溫下工作
簡介,主要結構,醫療套用,存在的問題,有關化學問題,
簡介
葡萄糖生物燃料電池是由格勒諾布爾(Grenoble)約瑟夫·傅立葉大學的研究小組發明的第一塊可為人體人造器官提供電能的電池，他們通過向小白鼠體內植入葡萄糖生物燃料電池，證明了葡萄樣生物燃料電池在體內可通過酶的氧化為人類體內的人造器官提供電流，實現了葡萄糖為可植入醫療設備提供電能的構想。 葡萄糖生物燃料電池依賴於人體酶進行化學反應產生電流，例如：葡萄糖和氧氣結合在一起(這兩種物質都存在於實驗老鼠體內)，這種被稱為“氧化還原調解劑”的混合物質就像是電線，持續向人造器官供電。科學家們正在研製類似的多樣化裝置以環保方式產生電流。
主要結構
這種葡萄糖生物燃料電池的組成非常特別，它由裝載著葡萄糖氧化酶和多酚氧化酶的混合石墨盤組成，研究人員為了讓生物燃料電池在產生電流的同時避免酶和氧化還原調解劑的滲漏，用透析袋對它進行包裹。 研究人員表將這塊葡萄糖生物燃料電池植入了兩隻小白鼠的腹內，小白鼠體內的酶將葡萄糖氧化，最終產生了持續的電流。試驗中這塊葡萄糖生物燃料電池可以釋放出6.5微瓦特的電量，其中一個小白鼠的尿液在持續三個月的檢查中都發現了葡萄糖，這就意味著葡萄糖生物燃料電池供電量持續時間比較長。
醫療套用
1毫升體積的該電極相當於可產生24.4微瓦電流，這比10微瓦起膊器電流高出許多。同時，新型電池系統在體積上更具優勢，起搏器體積通常為10-25毫升。 基於在老鼠實驗體的成功測試，目前外科手術中已採用了這種設計原型進行人體植入手術，桑剛稱，至今尚未發現這種電池不適合套用於人體的任何原因。他希望未來5-10年能夠推廣使用。
葡萄糖燃料電池
第一個將燃料電池植入人體可適用於人造泌尿括約肌，該人造器官要求200微瓦電流。當前每年大約有10000萬尿失禁患者飽嘗前列腺移除後的痛苦，他們惟一的解決方法就是將一個沉重的泵植入患者陰囊，使患者小便時產生壓力作用。未來更深入的研究目標可將燃料電池套用於人造腎，該人造器官需要20微瓦電流，人造心臟也是研究目標之一，但該器官需要至少幾瓦電流。
存在的問題
目前所存在的問題是是否該裝置能夠帶來最強大的有效性，這種燃料電池在使用過程中仍有局限性。問題在於該裝置產生的細胞外液體所產生的氧氣等級比正常葡萄糖低1000倍，我並不認為它能夠完全供給氧氣。 但在在一項未公開的研究實驗中，桑剛和研究同事有效地提高酶和氧化還原調解劑性能50%，由葡萄糖生物燃料電池充電的人造心臟仍是未來長期的研究目標。
有關化學問題
1.：由於是微生物燃料電池，則不可能在高溫下工作。
2.放電過程中，H從負極區向正極區遷移，結合O形成H2O 。
3.電池的負極反應為：葡萄糖 = 葡糖酸 + e-
4.消耗1mol氧氣則轉移4mole，轉移4mole則生成1molCO2 ，即22.4L（標準狀況下）。
