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随着人造心脏的出现促使科学家们也开始研究合成肾脏和胰腺。然而，实现这些设备的一个关键障碍是在植入后为其供电。研究人员更希望这些机器能够以某种方式从宿主身上获取能量，而不是必须通过连接到外部系统来不断充电，或者更糟糕的是，定期取出它们并更换电池。
现在有希望未来的植入物可能不再由电池供电，而是由我们体内用于产生能量的燃料供电。科学家们已经证明燃料电池植入大鼠体内的燃料电池可以成功地利用啮齿动物体内的糖分发电。这些装置持续运行了数月。
迄今为止，最有效的糖动力燃料电池，即所谓的葡萄糖生物燃料电池，依赖于从化学反应中获取电能的酶——例如，葡萄糖与氧气的结合，这两种物质在人类（和老鼠）体内都存在。被称为“氧化还原介质”的化合物就像导线一样，将电荷从这些酶传递到从燃料电池引出的电极，从而为任何设备供电。科学家们目前正在以一种环境友好的方式研究各种此类装置来发电。
不幸的是，过去葡萄糖生物燃料电池中使用的酶不适合植入，因为它们要么需要高酸性条件才能工作，要么会被体内发现的各种离子抑制。新开发的装置没有这些限制，是首批功能性可植入葡萄糖生物燃料电池，原型在大鼠体内稳定发电至少三个月。
“设想开发可植入机器人能够补偿人类机能衰退的功能，”法国格勒诺布尔约瑟夫·傅里叶大学的生物医学工程师 Philippe Cinquin 研究员说。
过去的葡萄糖生物燃料电池通过化学键将酶和氧化还原介质紧密结合在电极附近。然而，并非所有酶和氧化还原介质都适合这种结合。相反，辛金与电化学家塞尔日·科斯涅及其同事放弃了这些键合——他们只是将酶和氧化还原介质物理地填充到电极上的位置，然后用透析袋中使用的那种膜将它们全部包裹起来。这些半透膜允许燃料流入，同时防止酶和氧化还原介质泄漏出来。这种装置使科学家有机会研究更适合人体的酶，这是一个以前被忽视的问题。
他们最有效的原型依赖于加载了葡萄糖氧化酶和多酚氧化酶的复合石墨盘。它的两个电极总共仅占 5 毫升燃料电池的 0.266 毫升，总共产生了 6.5 微瓦的峰值功率水平，即百万分之一瓦。（来自燃料电池的电流输入到引出体外的导线，进入控制和测量设备的硬件，因此不会电击啮齿动物。）科学家们于 5 月 4 日在网上详细介绍了他们的发现，发表于《公共科学图书馆·综合》（PLoS ONE）期刊。
研究人员补充说，一毫升这种电极原则上可以产生 24.4 微瓦的峰值功率水平，超过起搏器通常需要的 10 微瓦。辛金说，设备的尺寸也很匹配——起搏器的尺寸通常在 10 毫升到 25 毫升之间。
鉴于目前在大鼠身上的成功以及原型是用已经过临床批准用于植入的塑料包裹的事实，辛金认为没有理由说明它们不能在人体内工作，他希望它们能在 5 到 10 年内找到用途。他的大学的子公司 Floralis 将为此工作寻找工业合作伙伴，或者可能创办一家初创公司。
辛金解释说，这些燃料电池的第一个应用可能是为人工尿道括约肌供电，这将需要高达 200 微瓦的功率。目前，每年有 10,000 名新患者在切除前列腺后患上尿失禁，他们目前唯一的补救方法是将一个笨重的泵插入阴囊，患者必须按压才能排尿。
一个更雄心勃勃的目标将是人造肾脏，这将需要 20 毫瓦，即千分之一瓦，才能执行与人体肾脏相同的水分维持功能。人造心脏则更遥远，至少需要几瓦的功率。
“他们展示的装置为可植入生物燃料电池带来了新的性能水平，”新墨西哥大学的化学物理学家和化学工程师普拉门·阿塔纳索夫说，他没有参与这项研究。
然而，阿塔纳索夫补充说：“他们设备是否能够变得更强大以充分革新该领域，这仍然是一个悬而未决的问题——我认为他们已经几乎将其发挥到了极限。”问题在于这些装置将从体内获取燃料的细胞外液——那里的氧气水平大约比可用的葡萄糖低 1000 倍。“我认为那里没有足够的氧气供应，”他说。
辛金更有信心，他们可以通过调整酶和氧化还原介质来提高设备的性能。他在尚未发表的工作中说：“我们已经将性能提高了至少 50 倍。”“通过葡萄糖生物燃料电池为人工心脏供电仍然是一个长期的研究目标。”