Implantierbare medizinische Geräte wie Herzschrittmacher sind auf Batterien angewiesen. Doch diese sind irgendwann leer und müssen in einer Operation aufwändig ersetzt werden. Außerdem stellen sie ein Gesundheitsrisiko dar, da Elektrolyte auslaufen können. Um dieses Problem zu lösen, haben chinesische Forscherinnen und Forscher eine Batterie entwickelt, die mit körpereigenem Sauerstoff aus dem Blut betrieben wird. Die »Proof-of-Concept«-Studie ist in der Fachzeitschrift »Chem« erschienen.

Die Fachleute um Yi Ding von der Tianjin University of Technology stellten ihre Elektroden aus einer Legierung auf Natriumbasis und nanoporösem Gold her, einem Material mit Poren, die 1000-mal kleiner sind als die Breite eines Haars. Das Natrium in den Elektroden reagiert mit dem Sauerstoff im Körper – so wird stetig Strom erzeugt. Die dabei entstehenden Abfallprodukte, Natriumionen und Hydroxidionen, werden vom Körper aufgenommen. Um die Batterie zu schützen, umhüllten die Fachleute sie mit einem weichen Polymerfilm.

Anschließend implantierte das Team die Batterie unter die Rückenhaut von Ratten und maß die Stromleistung. Zunächst stellte sich diese als instabil heraus, was die Forschenden laut Koautor Xizheng Liu zunächst überraschte: »Wir mussten den Wunden Zeit zum Heilen geben, damit sich die Blutgefäße um die Batterie herum regenerieren und sie mit Sauerstoff versorgen konnten.« Zwei Wochen später erzeugte die Batterie dann stabile Spannungen zwischen 1,3 und 1,4 Volt, mit einer maximalen Leistungsdichte von 2,6 Mikrowatt je Quadratzentimeter. Das reiche zwar noch nicht aus, um medizinische Geräte zu versorgen, zeige aber die prinzipielle Machbarkeit. Auch vertrugen die Tiere die Implantate gut, sie hatten keine sichtbaren Entzündungen.

Als Nächstes plant das Team, die Leistung der Batterie zu erhöhen, indem es effizientere Materialien für die Elektroden erprobt und das Design optimiert. In Zukunft wäre es denkbar, die Batterie auch für andere Zwecke einzusetzen. »Da Tumorzellen empfindlich auf den Sauerstoffgehalt reagieren, könnten die Sauerstoff verbrauchenden Batterie dazu beitragen, Krebszellen auszuhungern. Es ist auch möglich, die Energie der Batterie in Wärme umzuwandeln, um die gefährlichen Zellen abzutöten«, erklärt Liu.