Glukose-Brennstoffzellen als autarke Energieversorgung für medizinische Mikro-Implantate: Stand der Technik und aktuelle Entwicklungen

Abstract:
Implantierbare Glukose-Brennstoffzellen auf Basis abiotischer Katalysatoren sind ein vielversprechender Ansatz zur Verwirklichung einer autarken Energieversorgung für medizinische Mikroimplantate. Durch elektrochemische Umsetzung des körpereigenen Blutzuckers könnte eine nachhaltige Energieversorgung im myW-Bereich realisiert werden, und die Lebensdauer aktiver Implantate wäre nicht länger von einer begrenzten Batteriekapazität bestimmt. Bereits in den 1960er Jahren wurden implantierbare Glukose-Brennstoffzellen auf Basis von Platin und Aktivkohle als Alternative zu den damals in Herzschrittmachern verwendeten Batterien entwickelt. Die Tragfähigkeit des Konzepts wurde durch Tierversuche demonstriert, in denen über einen Zeitraum von bis zu 150 Tagen Leistungsdichten von 1,6 myW cm(exp-2) erreicht wurden. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse verlor das Konzept mit der Markteinführung leistungsstarker Lithium-Iod-Batterien im Jahre 1975 an Bedeutung und wurde seither nicht weiter verfolgt. Mit der steigenden Zahl mikrosystemtechnischer Implantate für medizinische Langzeit-Anwendungen herrscht jedoch wieder ein gesteigertes Interesse an implantierbaren Glukosebrennstoffzellen als autarke Energieversorgung. Der vorliegende Beitrag bietet einen Überblick über den Stand der Technik sowie die aktuellen Entwicklungsarbeiten in diesem Bereich.