Pour relever ces défis, des chercheurs chinois ont conçu une batterie implantable qui fonctionne grâce à l'oxygène présent dans le corps. L'étude, publiée le 27 mars dans la revue Chem , montre que chez le rat, la conception de preuve de concept peut fournir une puissance stable et est compatible avec les systèmes biologiques.

"Quand on y pense, l'oxygène est la source de notre vie", déclare l'auteur correspondant Xizheng Liu, spécialisé dans les matériaux et dispositifs énergétiques à l'Université de technologie de Tianjin. "Si nous parvenons à exploiter l'apport continu d'oxygène dans le corps, la durée de vie des batteries ne sera pas limitée par les matériaux limités contenus dans les batteries conventionnelles."

Pour construire une batterie sûre et efficace, les chercheurs ont fabriqué ses électrodes à partir d'un alliage à base de sodium et d'or nanoporeux, un matériau dont les pores sont des milliers de fois plus petits que la largeur d'un cheveu. L'or est connu pour sa compatibilité avec les systèmes vivants, et le sodium est un élément essentiel et omniprésent dans le corps humain. Les électrodes subissent des réactions chimiques avec l’oxygène présent dans le corps pour produire de l’électricité. Pour protéger la batterie, les chercheurs l'ont enveloppée dans un film polymère poreux, souple et flexible.

Les chercheurs ont ensuite implanté la batterie sous la peau du dos de rats et mesuré sa production électrique. Deux semaines plus tard, ils ont découvert que la batterie pouvait produire des tensions stables entre 1,3 V et 1,4 V, avec une densité de puissance maximale de 2,6 µW/cm ² . . Bien que la puissance soit insuffisante pour alimenter des appareils médicaux, la conception montre qu'il est possible d'exploiter l'oxygène présent dans le corps pour produire de l'énergie.

L’équipe a également évalué les réactions inflammatoires, les changements métaboliques et la régénération des tissus autour de la batterie. Les rats n’ont présenté aucune inflammation apparente. Les sous-produits des réactions chimiques de la batterie, notamment les ions sodium, les ions hydroxyde et de faibles niveaux de peroxyde d'hydrogène, ont été facilement métabolisés par l'organisme et n'ont pas affecté les reins et le foie. Les rats ont bien guéri après l’implantation, les poils de leur dos ayant complètement repoussé au bout de quatre semaines. À la surprise des chercheurs, les vaisseaux sanguins se sont également régénérés autour de la batterie.

"Nous avons été intrigués par la production d'électricité instable juste après l'implantation", explique Liu. "Il s'est avéré que nous devions laisser à la plaie le temps de guérir, pour que les vaisseaux sanguins se régénèrent autour de la batterie et fournissent de l'oxygène, avant que la batterie puisse fournir une électricité stable. C'est une découverte surprenante et intéressante car elle signifie que la batterie peut aider à surveiller cicatrisation des plaies."

Ensuite, l'équipe prévoit d'augmenter la fourniture d'énergie de la batterie en explorant des matériaux plus efficaces pour les électrodes et en optimisant la structure et la conception de la batterie. Liu a également noté que la batterie est facile à augmenter en production et que le choix de matériaux rentables peut encore réduire le prix. La batterie de l'équipe peut également servir à d'autres fins que l'alimentation d'appareils médicaux.

"Étant donné que les cellules tumorales sont sensibles aux niveaux d'oxygène, l'implantation de cette batterie consommant de l'oxygène autour d'elles peut aider à affamer les cancers. Il est également possible de convertir l'énergie de la batterie en chaleur pour tuer les cellules cancéreuses", explique Liu. "D'une nouvelle source d'énergie aux biothérapies potentielles, les perspectives de cette batterie sont passionnantes."