Chế tạo thành công pin y tế an toàn với cơ thể

Tất cả chúng ta chắc đều từng chứng kiến những cục pin trong các thiết bị điện tử đắt giá của mình bị ăn mòn hay biến dạng.

​Thông thường, các loại pin nhỏ có sử dụng các hóa chất để hoạt động, kết cấu của chúng phải được gia cố một cách chắc chắn. Hơn nữa, chúng còn phải được “niêm phong” kỹ càng để đảm bảo các hóa chất độc hại không bị rò rỉ ra ngoài.

Một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc đã phát triển thành công loại pin mới khắc phục được nhược điểm này.

Loại pin mới mỏng linh hoạt, phù hợp với mọi loại thiết bị cấy ghép. Điều đặc biệt là chúng không hề đi kèm với các chất lỏng nguy hiểm, mà thay vào đó pin được vận hành với Natri - một chất lỏng sinh học có tính tương thích hoàn hảo.

Sự cải tiến này có thể làm thay đổi cách chúng ta sử dụng các thiết bị đeo và thậm chí các mô cấy y khoa.

Yonggang Wang - một trong số các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học Fudan ở Trung Quốc cho biết: "Các loại pin hiện tại như pin lithium-ion dùng trong các mô cấy y khoa thường có hình dạng cứng nhắc. Còn hầu hết các loại pin có hình dạng linh hoạt thì lại dựa trên các chất điện phân hữu cơ dễ bị ăn mòn hoặc dễ gây cháy.

Những rủi ro về độ an toàn và khả năng tương thích sinh học của các thiết bị đeo hiện tại đều rất kém, chưa nói đến những thiết bị cấy ghép vào cơ thể người”.

Chế tạo thành công pin an toàn với cơ thể. (Ảnh: Guo).

Sở dĩ các nhà nghiên cứu lựa chọn Natri, bởi chúng chứa dung dịch muối bình thường và là môi trường nuôi cấy tế bào có chứa các axit amin, đường và vitamin. Chất lỏng này được tái tạo sao cho giống với các chất dịch đang chảy quanh các tế bào trong cơ thể người – vì vậy chúng cực kỳ an toàn.

Với việc sử dụng chất lỏng không gây hại cho những bộ phận bên trong cơ thể này, nguy cơ rò rỉ điện được giảm một cách đáng kể. Nhóm nghiên cứu đã chế tạo ra hai loại pin.

Loại thứ nhất sử dụng các màng phim mỏng của vật liệu điện cực, chúng có bên trọng một lưới làm bằng các sợi thép, tạo ra một vành đai "phẳng" 2D. Loại thứ hai sử dụng một sợi carbon nano làm xương sống và được cài vào các vật liệu điện cực nano.

Các loại pin lithium-ion hiện tại được sử dụng trong các thiết bị đeo điện tử đều ở dưới dạng nạp và giữ điện năng - hai nhân tố quyết định thành công của pin. Và qua nghiên cứu, cả hai loại pin mới được phát minh đều vượt trội pin cũ ở cả hai tính năng này.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện thấy vật liệu điện cực nano có những phản ứng kì lạ khi pin hoạt động. Trong quá trình thử nghiệm, họ nhận ra một phản ứng phụ thú vị. Các xương sống của nano carbon đẩy mạnh quá trình chuyển đổi oxy hòa tan thành các ion hydroxit. Mặc dù đây là một quá trình hủy hoại hiệu quả của pin, nhưng nó lại là liệu pháp chữa trị ung thư hiệu quả.

Mặc dù phát hiện này cực kì hữu ích, nhưng các nhà nghiên cứu cần tiến hành thêm nhiều nghiên cứu liên ngành để khẳng định đây có phải là một liệu pháp điều trị hữu hiệu đối với bệnh ung thư hay không. Hiện tại, điều này vẫn chỉ là một trong những lý thuyết chưa được kiểm chứng.

Wang nói: "Chúng tôi có thể cấy các điện cực dạng sợi vào cơ thể con người để tiêu thụ oxy, đặc biệt là đối với những vùng khó tiếp cận thuốc. Việc khử oxy có thể quét sạch tế bào ung thư hoặc vi khuẩn gây bệnh, vì chúng rất nhạy cảm với sự thay đổi độ pH trong môi trường sống".

Rõ ràng là loại pin mới này có những tính năng rất ấn tượng, nhưng phải có thêm nhiều thử nghiệm để có thể chắc chắn chúng sẽ hiệu quả trong thời gian dài, các nhà nghiên cứu cho biết.