一种可生物降解、可植入的电池可能有助于开发生物医学设备，这些设备可以监测组织或提供治疗，然后在用后被人体重新吸收。
“这是一个非常重大的进步，”马萨诸塞州剑桥市非营利性研究和开发中心德雷珀实验室的生物医学工程师杰弗里·博伦斯坦说。“直到最近，这一领域才取得了很多进展。”
2012年，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的材料科学家约翰·罗杰斯展示了一系列可生物降解的硅芯片，这些芯片可以监测温度或机械应变，将结果无线电传输到外部设备，甚至加热组织以预防感染（参见“今日出现，明日消失的可生物降解电子产品”）。其中一些芯片依靠感应线圈从外部电源获取无线电力。
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博伦斯坦说，无线电力传输对于需要深入组织或骨骼下方的设备来说是有问题的。他说，接收电力的组件也非常复杂：“任何你放进去的东西都会占用空间”。为了提供更简洁的解决方案，罗杰斯和他的合作者现在创造了一种完全可生物降解的电池。
可溶解的设备
他们的设备，在上周的《先进材料》杂志上进行了描述，使用镁箔阳极和铁、钼或钨阴极。所有这些金属都会在体内缓慢溶解，并且它们的离子在低浓度下具有生物相容性。两个电极之间的电解质是磷酸盐缓冲盐溶液，整个系统都封装在一种称为聚酐的可生物降解聚合物中。
电流和电压因阴极中使用的金属而异。例如，一个一平方厘米的电池，带有50微米厚的镁阳极和8微米厚的钼阴极，可产生稳定的2.4毫安电流。罗杰斯说，一旦溶解，电池释放的镁少于9毫克——大约是已在临床试验中成功测试的镁冠状动脉支架的两倍，并且这种浓度不太可能在体内引起问题。“几乎所有关键的构建模块现在都已可用”，以生产自供电、可生物降解的植入物，他说。
所有版本都可以维持超过一天的稳定输出，但时间不会长太多。该团队希望通过在镁箔表面进行图案化以增加其表面积来提高电池的单位重量功率——称为功率密度，这应该会增强其反应性。作者估计，尺寸为 0.25 平方厘米2 且仅一微米厚的电池可以实际为一个无线植入式传感器供电一天。
在现场
博伦斯坦说，这些设备还可以找到环境应用。例如，为了帮助石油泄漏期间的修复工作，环境官员可以将数十万个微小的无线化学传感器投放到油污中。这些传感器随后将简单地溶解在海洋中。在这些应用中，空间限制较小：例如，几个电池的堆叠可以产生高达 1.6 伏特的电压——足以为一个发光二极管供电或产生无线电信号。
镁电池不是唯一的解决方案。去年，宾夕法尼亚州匹兹堡市卡内基梅隆大学的生物材料科学家克里斯托弗·贝廷格推出了一种可食用的钠离子电池，其电极由黑色素颜料制成。但罗杰斯的研究团队报告称，他们的镁电池具有相对更高的电流和功率密度，并且持续时间更长。
博伦斯坦希望，对这两种电池的进一步研究最终可以产生由无线电信号控制的可植入药物输送设备，或者可以响应特定的急性问题（例如癫痫发作）来分配药物的设备。