Essbare Batterien für zukünftige Medizintechnik zum Schlucken entwickelt

27. August 2016, 15:00
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Ungiftiger Energielieferant beruht auf Melaninen

Philadelphia – Medizintechnik, die man schlucken kann, scheiterte bisher vor allem an einer Hürde: Die für die Energieversorgung notwendigen Batterien enthalten Giftstoffe die, wenn freigesetzt, den Patienten schwere Probleme bereiten können. Nun haben Wissenschafter eine neue, ungiftige Energiequelle vorgestellt.

Vor etwa 20 Jahren entwickelten Wissenschafter eine batteriebetriebene Mini-Kamera zum Verschlucken als Werkzeug für endoskopische Untersuchungen. Die Kamera sollte für das klassische Endoskop unzugängliche Bereiche abbilden. Das Risiko, dass bei einem einmaligen Durchgang durch den Körper etwas schief geht, ist relativ gering. Bei wiederholter Anwendung wäre allerdings die Gefahr zu groß, dass das Gerät irgendwo stecken bleibt. Dann könnten die Batterien der Kamera gefährlich werden, da sie giftige Stoffe enthalten.

Biokompatibel und abbaubar

Für medizinische Geräte, die dauerhaft oder wiederholt im menschlichen Körper eingesetzt werden sollen, bräuchte es daher ungiftige Batterien, die sowohl biokompatibel als auch vom Körper abbaubar sind. Einen Prototyp stellen Wissenschafter von der Carnegie Mellon University (CMU) nun an einer Konferenz der American Chemical Society (ACS) in Philadelphia vor.

Die Batterie beruht auf Melaninen, natürlichen Pigmenten, die die Färbung von Haut, Haaren und Augen bewirken. Melanine sind jedoch nicht nur Farbstoffe, sondern binden auch Metallionen und geben sie wieder frei. "Wir dachten, das ist im Prinzip eine Batterie", sagte Studienleiter Christopher Bettinger von der CMU laut Aussendung der ACS vom Dienstag.

Die Forschenden experimentierten daher mit verschiedenen Batterie-Designs – mit Melanin-Pigmenten entweder als Anode oder Kathode. Da ein verschluckbares Gerät, das wieder ausgeschieden werden soll, den Körper innerhalb von rund 20 Stunden durchwandert, muss eine solche Batterie zum Glück nicht lange halten: Beispielsweise konnte ein Melanin-Batterie-Prototyp ein fünf Milliwatt-Gerät für bis zu 18 Stunden betreiben, schrieb die ACS.

Ausreichend Strom für "essbare" Medizintechnik

Obwohl eine Melanin-Batterie also geradezu schwächlich daherkommt im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien, wäre sie für "essbare" Medizintechnik ausreichend. Noch ist unklar, ob und wann solche Melanin-Batterien tatsächlich in verschluckbarer Technik zum Einsatz kommt. Aber Bettinger träumt davon, sie dereinst beispielsweise für Geräte einzusetzen, die Veränderungen der Darmflora messen und jeweils passend darauf reagieren, indem sie entsprechend Wirkstoffe freisetzen. Oder für Geräte, die mehrere Pulse eines Impfstoffs über mehrere Stunden hinweg abgeben, bevor sie sich auflösen.

Bis dahin arbeiten die Forschenden weiter an Batterien aus alternativen Materialien. Und an passenden Schutzhüllen für die biokompatiblen Energiespeicher. (APA, red, 27.8.2016)

  • Medizinische Geräte zum Schlucken, die Daten für Diagnosen liefern oder ganz gezielt Wirkstoffe abgeben, könnten bald mit einer biokompatiblen und abbaubaren Batterie versehen sein.
    foto: bettinger lab

    Medizinische Geräte zum Schlucken, die Daten für Diagnosen liefern oder ganz gezielt Wirkstoffe abgeben, könnten bald mit einer biokompatiblen und abbaubaren Batterie versehen sein.

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