Wissenschaftler wandeln menschlichen Blutzucker in Strom um: So funktioniert es

Sie brauchen nur eine Brennstoffzelle unter Ihrer Haut.

Forscher der ETH Zürich haben die Fähigkeit des menschlichen Körpers zur Stromerzeugung genutzt, um zu zeigen, wie durch die Platzierung einer Brennstoffzelle unter der Haut Blutzucker in Strom umgewandelt werden kann.

Das in Advanced Materials veröffentlichte Forschungsteam unter der Leitung von Martin Fussenegger zeigt, dass unser überschüssiger Blutzucker sogar medizinische Geräte wie Insulinpumpen und möglicherweise Herzschrittmacher antreiben kann.

„Viele Menschen, insbesondere in den westlichen Industrienationen, nehmen mehr Kohlenhydrate zu sich, als sie im Alltag benötigen“, sagt Fussengger in einer Pressemitteilung. „Das brachte uns auf die Idee, diese überschüssige Stoffwechselenergie zu nutzen, um Strom für biomedizinische Geräte zu erzeugen.“

Die neue Brennstoffzelle des Teams basiert auf einer Elektrode aus kupferbasierten Nanopartikeln, die speziell für diese Anwendung am Departement Biosystemwissenschaften der ETH Zürich in Basel entwickelt wurde. Sie ist in einen speziellen Vliesstoff eingewickelt und mit einer Substanz namens Alginat beschichtet, die aus Algen hergestellt wird und häufig im medizinischen Bereich verwendet wird. Diese mit Stoff ummantelte Brennstoffzelle kann dann unter die Haut implantiert werden, wo das Alginat seine Wirkung entfalten kann Die doppelte Aufgabe besteht darin, Körperflüssigkeiten zu absorbieren und die Tür für den Eintritt von Glukose in die Brennstoffzelle zu öffnen. Und sobald es dort ist, kann es an eine Kapsel angeschlossen werden, die künstliche Betazellen enthält – künstliche Nachahmungen der Zellen, die in unserem Körper Insulin produzieren.

Der Brennstoffzellenteil dieses Duos wird mit Glukose betrieben, die absorbiert und von der Zelle aufgespalten wird, um Strom zu erzeugen. Diese Elektrizität gelangt dann zur Kapsel mit den künstlichen Betazellen, wo sie diese dazu anregt, Insulin zu produzieren und ins Blut abzugeben. Das System ist dann in der Lage, den Blutzucker einer Person wieder auf ein normales Niveau zu bringen und die Insulinproduktion zu unterbrechen, bis ein weiterer Anstieg des Blutzuckers festgestellt wird.

„Das neue System“, sagt Fussenegger, „reguliert autonom den Insulin- und Blutzuckerspiegel und könnte künftig zur Behandlung von Diabetes eingesetzt werden.“

Das Team sagt, dass im Körper genug Strom erzeugt wird, um nicht nur diese künstlichen Betazellen anzutreiben, sondern auch, um dem gesamten System möglicherweise die Kommunikation mit externen Geräten zu ermöglichen. Dies würde es Benutzern ermöglichen, ihre körperbetriebene Insulinpumpe direkt über ihr Telefon anzupassen.

Das Produkt wurde erfolgreich an Mäusen getestet, aber Fussenegger sagt, sein Team habe nicht die finanziellen Mittel, um diese Idee auf ein kommerziell realisierbares Niveau zu bringen. Hoffentlich finden sie bald einen Partner.

Tim Newcomb ist ein im pazifischen Nordwesten ansässiger Journalist. Er behandelt Stadien, Turnschuhe, Ausrüstung, Infrastruktur und mehr für eine Vielzahl von Publikationen, darunter Popular Mechanics. Zu seinen Lieblingsinterviews gehörten Treffen mit Roger Federer in der Schweiz, Kobe Bryant in Los Angeles und Tinker Hatfield in Portland.

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