Sensor, kalp pili, ağrı kesici elektrotlar veya beyin uyarıcıları gibi tıbbi implantlar mümkün olduğu kadar küçük enerji kaynakları gerektirir. Halihazırdaki implantlar lityum iyon pilleriyle çalışıyor, ama bu piller istenildiği kadar küçültülemiyor. Bilim insanları bu yüzden farklı yollardan elektrik üretmenin yollarını arıyorlar, örneğin kalbin hareketinden triboelektrik gibi gibi.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) Philipp ve ekibi şimdi farklı bir çözüm buldular. Araştırmacılar bedendeki şekeri elektriğe dönüştüren bir glikoz yakıt hücresi geliştirdiler. ‘Glikoz bedenimizin her yerinde bulunduğu için bu kolay bulunan enerjiden, elektrokimyasal olarak yararlanmak mantıklıydı’ diyor araştırmacılar. Bununla birlikte glikoz yakıt hücresi fikri yeni sayılmaz, bu konu 1960’lı yıllarda da araştırılmıştı. Bu dönemde araştırmacılar elektrolit tabakası olarak polimerlerden yararlanmışlardı. Ancak bunlar sıcaklığa duyarlı oldukları için sterilize edilmeleri zor. Ayrıca implantlar silisyum çipleriyle çok zor entegre ediliyordu ve bu yüzden de yerlerini lityum iyon akülerine bıraktılar..
‘Biyoelekroniğinin minyatürleştirme çabaları ister istemez yoğun enerji üreten, beden içi enerji kaynaklarına olan ihtiyacı artırdı’ diyen araştırmacılar polimer yerine seramik elektrolite sahip yeni bir glikoz yakıt hücresi geliştirdiler. Topu topu 370 nanometre kalınlığındaki örnek, zar inceliğinde seramik seryum oksitle (CeO2) birbirinden ayrılan, iki platin elektrottan oluşuyor. Çok sert ve protonlar için geçirgen olan bu malzeme, halihazırdaki hidrojen yakıt hücrelerinde de kullanılmakta.
Yeni yakıt hücreli beden sıvılarındaki glikozdan elektrik enerjisi üretiyor. Glikoz anotta glikolik aside dönüştürülürken, bir çift proton ve bir çift elektron serbest bırakılır. Elektrolit, protonları yakıt hücresinden katoda iletir ve burada havayla birleşerek su molekülleri oluşturur. Serbest kalan elektronlar, elektronik implanta enerji sağlamak için kullanabilecekleri bir harici devreye yönlendirilir. İlk testler için araştırmacılar yaklaşık olarak 300 mikrometre büyüklüğündeki 150 yakıt hücresi birimini beş silisyum çipin üzerine yerleştirdikten sonra, her silisyum diskinin üzerine glikoz çözeltisi akıtıp, sistemler tarafından üretilen voltajı ölçmüşler. Sonuca göre küçük ince film yakıt hücreleri ortalama olarak yaklaşık 35 milivoltluk gerilim üretmiş. Enerji yoğunluğu bir santimetre kare başına neredeyse on iki mikrowatt olmuş. Hatta maksimum değer santimetre kare başına 43 mikrowata kadar ulaşmış. Bu da sistemin minyatürleştirilmiş implantlar için ideal olan değerlere ulaştığını ve seramik mikro glikoz yakıt hücrelerinin şimdiye kadar ki en küçük implant enerji kaynağı adayı olduğu anlamına geliyor diyor araştırmacılar.
Nilgün Özbaşaran Dede
