- La batterie du futur ? Le Métal-O₂ se recharge en oxygène du corps des organismes
- Ces batteries se distinguent par leur grande capacité et leur faible coût
- Les batteries offrent également des avantages potentiels dans le traitement du cancer, où elles pourraient « affamer » les cellules cancéreuses.
Les dispositifs implantés ouvrent un nouveau chapitre de la médecine qui promet des approches révolutionnaires en matière de traitement, de diagnostic et de suivi des patients. Grâce à eux, les médecins peuvent intervenir sur le corps humain avec une précision sans précédent et un caractère peu invasif, ouvrant ainsi la voie à des soins plus efficaces et plus doux. Les batteries sont essentielles à l’alimentation de ces appareils, qui devraient exceller en termes de longue durée de vie et de densité énergétique élevée. Les batteries traditionnelles telles que Li-I₂ et Ag-Zn sont utilisées depuis longtemps, mais leur capacité est limitée, ce qui limite l’utilisabilité des dispositifs implantés. Un nouvel espoir est offert sous la forme de batteries dites métal-O₂, qui utilisent l’oxygène, présent directement dans le corps, comme source d’énergie.
Une batterie qui se « nourrit » toute seule
Les batteries révolutionnaires métal-O₂ ouvrent la porte à un monde sans avoir besoin de recharger les stimulateurs cardiaques et les pompes à insuline. Cette technologie innovante, qui utilise l’oxygène du milieu environnant comme source d’énergie, devient ainsi un rêve de science-fiction qui devient peu à peu réalité. Notre corps regorge de biomolécules qui pourraient servir de carburant pour les batteries. Cela inclut l’oxygène, le glucose, les enzymes et même la sueur.
Molécule de glucose
Le principe de base de fonctionnement de la batterie métal-O₂ consiste en une réaction chimique entre la cathode et l’anode. L’anode contient des enzymes qui catalysent l’oxydation des biomolécules, telles que le glucose ou le lactate, libérées par les tissus humains. Des électrons sont libérés lors de cette réaction d’oxydation. À l’inverse, la cathode sert à réduire l’oxygène du milieu environnant pour former de l’eau. Cette réaction de réduction consomme les électrons libérés à l’anode et génère un courant électrique. Il ne faut pas non plus oublier l’électrolyte. L’électrolyte sert de milieu ionique pour le transfert de particules chargées entre l’anode et la cathode. Les électrolytes à base de polymères ou de gels biocompatibles sont généralement utilisés dans les batteries métal-O₂.
Cathode et anode dans une batterie (image d’illustration)
Ces batteries offrent une capacité 5 à 10 fois supérieure aux batteries conventionnelles utilisées dans les dispositifs implantés, offrant ainsi une augmentation significative des performances. De plus, les matériaux utilisés dans les batteries métal-O₂ sont entièrement compatibles avec le corps humain, ce qui réduit le risque de réactions indésirables et augmente la fiabilité et la sécurité d’utilisation. Le sodium, qui est représenté dans le corps humain sous forme d’ions Na⁺, représente un élément important dont les propriétés sont étudiées par les chercheurs comme matériau prometteur pour les anodes des batteries rechargeables, notamment dans le cadre des batteries Na-O₂. Ils offrent une densité énergétique théorique élevée, de faibles coûts et une large gamme d’applications potentielles.
Sodium (image d’illustration)
Les densités énergétiques attendues des batteries Li-O₂ et Na-O₂ sont étonnantes, atteignant des valeurs telles que 3 458 et 1 605 Wh/kg, respectivement, bien au-delà des batteries lithium-ion actuelles. Heureusement, l’oxygène, essentiel à la vie, est présent dans tous les tissus vivants, ce qui confère aux batteries un énorme potentiel d’approvisionnement continu en énergie. Leur conception doit permettre aux composants actifs des fluides corporels de pénétrer à l’intérieur de la batterie. Une autre considération importante est également que les composants de la batterie ne provoquent pas de problèmes ni de réactions allergiques dans le corps.
Doux pour l’organisme et sans changements métaboliques
Les chercheurs se sont concentrés sur la biocompatibilité des batteries à oxygène, en particulier sur les réactions inflammatoires, les changements métaboliques et la régénération des tissus autour de la batterie. L’inflammation est la réaction naturelle du corps à un corps étranger. Dans le cas des dispositifs implantés, il est important que l’inflammation soit réduite au minimum afin d’éviter des lésions tissulaires et le rejet de l’implant. Les chercheurs ont examiné les réponses inflammatoires autour des batteries à oxygène chez les rats et ont constaté qu’elles étaient légères et comparables aux réponses à d’autres biomatériaux. Cela suggère que les batteries à oxygène ne provoquent pas de réponse inflammatoire excessive et constituent donc une technologie sûre et compatible.
En outre, les scientifiques se sont concentrés sur la recherche des changements métaboliques qui pourraient survenir en présence de ces batteries. Les réactions chimiques qui se déroulent dans les batteries à oxygène produisent des sous-produits pouvant affecter le métabolisme des tissus environnants. Les chercheurs ont analysé le métabolisme des tissus des rats autour des batteries à oxygène et ont constaté qu’il n’y avait aucun changement significatif. Cela suggère que les sous-produits des batteries n’ont pas d’effet négatif sur le métabolisme tissulaire et sont donc biocompatibles. Il s’avère que les batteries ne produisent que des ions sodium, des ions hydroxyde et une petite quantité de peroxyde d’hydrogène. Les chercheurs ont découvert que toutes ces substances sont facilement métabolisées par l’organisme du rat et n’ont aucun effet sur le foie ou les reins. Cela suggère que ces batteries pourraient être idéales pour les dispositifs implantables et d’autres applications biomédicales.
Une équipe de scientifiques est sur le point de mener des recherches approfondies sur les batteries à oxygène. L’objectif est de mieux comprendre cette technologie et son potentiel dans le traitement de diverses maladies, dont le cancer. Il existe une théorie selon laquelle des batteries à oxygène pourraient être utilisées pour priver les tumeurs de l’oxygène dont elles ont besoin pour se développer. Cela pourrait conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques dans la lutte contre le cancer. Cependant, malgré ces résultats prometteurs, des recherches et des essais cliniques supplémentaires sont nécessaires pour parvenir à une utilisation pratique des batteries à oxygène en médecine.
Auteur de l’article
Joseph Novak
Je suis un doctorant qui s’intéresse aux technologies appliquées aux ions, car j’ai toujours été fasciné par la science et la technologie. Je ne cesse d’être émerveillé par ce qui peut être créé grâce à la créativité et aux capacités humaines. J’aime passer mon temps libre à voyager, que ce soit à la montagne ou en ville.
2024-04-20 08:30:00
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