Papierowe ogniwo o napięciu 1,84 V – jadalny zasilacz dla medycyny

W laboratoriach Instytutu Technologicznego w Massachusetts (MIT) zespół pod kierownictwem prof. Giovanniego Traverso opracował prototyp w pełni biodegradowalnej baterii papierowej, która rozwiązuje kluczowy problem współczesnej diagnostyki gastrologicznej. Tradycyjne ogniwa zasilające połykalne kapsułki medyczne niosą ze sobą ryzyko wycieku toksycznych substancji lub uszkodzenia tkanek w przypadku utknięcia urządzenia w organizmie. Nowa konstrukcja, opisana 21 września 2026 roku w czasopiśmie „Nature Chemical Engineering”, eliminuje to zagrożenie, wykorzystując materiały całkowicie biokompatybilne i bioresorbowalne.

Architektura ogniwa bazuje na strukturze inspirowanej cienkim, jadalnym papierem ryżowym. Katoda składa się z nanofibryli celulozowych połączonych z trójtlenkiem molibdenu (MoO₃) i węglem aktywnym, natomiast anodę wykonano ze stopu magnezu. Rolę elektrolitu pełni innowacyjny, jadalny płyn jonowy na bazie chlorku choliny i kwasu mlekowego. Całość została zamknięta w warstwie naturalnego wosku pszczelego, który pełni funkcję ochronną w początkowej fazie pracy. Reakcja elektrochemiczna między magnezem a tlenkiem molibdenu generuje napięcie szczytowe na poziomie 1,84 V i dostarcza energię o gęstości około 3,5 mAh/cm². W testach laboratoryjnych i in vivo bateria utrzymywała stabilne parametry przez trzy dni, po czym jej wydajność stopniowo spadała, umożliwiając naturalny rozkład komponentów w ciągu kolejnych tygodni.

Skuteczność wynalazku potwierdziły testy przeprowadzone na świniach, których układ pokarmowy wykazuje wysokie podobieństwo do ludzkiego. Naukowcy wykorzystali papierowe ogniwa do zasilenia tagu RFID umieszczonego w przełyku, co pozwoliło na bezprzewodową transmisję danych do odbiornika oddalonego o 1,5 metra. W innym eksperymencie bateria zasiliła kapsułkę do elektrycznej stymulacji żołądka. Dwudziestominutowa sesja doprowadziła do wzrostu poziomu greliny – hormonu odpowiedzialnego za odczuwanie głodu – o blisko 50% we krwi zwierzęcia. To dowodzi, że technologia ta może służyć nie tylko do monitorowania parametrów fizjologicznych, takich jak pH czy temperatura, ale również do aktywnej terapii zaburzeń motoryki układu pokarmowego i leczenia braku apetytu.

Główny autor publikacji, Mehmet Girayhan Say, wskazuje, że integracja papierowych baterii z rzeczywistymi systemami medycznymi to krok w stronę całkowitej rezygnacji z inwazyjnych zabiegów usuwania zużytej elektroniki z ciała pacjenta. Choć obecne badania znajdują się na etapie przedklinicznym, zespół planuje już kolejne testy w ramach szerszych systemów diagnostycznych. Kolejnym wyzwaniem technologicznym będzie pełna miniaturyzacja układów sterujących oraz opracowanie biodegradowalnych obudów drukowanych w 3D, które zastąpią obecnie stosowane polimery, czyniąc całe urządzenie w stu procentach przyswajalnym dla organizmu.