Buigzaam implantaat haalt energie uit kloppend hart

Amerikaanse onderzoekers hebben een plooibare strip ontwikkeld die elektriciteit haalt uit de beweging van organen. De wetenschappers deden de test bij koeien, varkens en schapen en haalden er voldoende energie uit om een pacemaker of een ander implantaat mee aan te drijven.

Ons lichaam - of beter ons inwendige lichaam – is dag en nacht in beweging. Dat bracht onderzoekers op het idee om de op en neer gaande bewegingen van longen, middenrif en hart te gaan ‘oogsten’. Ze maakten gebruik van het piëzo-elektrisch effect. Daarbij genereert een rooster van kristallen een elektrische stroom wanneer hij wordt omgebogen of ingedrukt. Ze maakten een doorzichtige siliconen strip met daarin het piëzo-elektrisch materiaal. De strip is buigzaam en kan vastgemaakt worden op een bewegend orgaan.

De strips werden verbonden met een heroplaadbare batterij en geïmplanteerd op het hart, de longen en het middenrif van koeien, varkens en schapen. Dit was de eerste keer dat een dergelijk systeem bij dieren werd getest waarvan de organen vergelijkbaar zijn met de mens. Het heikele punt in dit experiment was een plek op de organen vinden waar de strip de beweging niet hindert, wat gevaarlijk zou kunnen zijn. Onder meer de hartkamers bleken zo’n plek.

De onderzoeksgroep van University of Illinois is niet de eerste die apparaatjes ontwikkelt die de lichaamsenergie omzet naar elektrische stroom. Maar hun systeem is heel efficiënt, zeggen de onderzoekers: het genereert tot 8 volt en dat is genoeg om een doorsnee pacemaker van stroom te voorzien. Wanneer meer stroom nodig is, kunnen de ultradunne strips gestapeld worden.

Voor pacemaker-dragers met dergelijke ‘dynamootjes’ worden uitgerust, willen de onderzoekers nagaan wat er gebeurt als de strips jarenlang op de organen van proefdieren kleven. In dit experiment werden ze alvast niet afgestoten en bleven ze stabiel draaien gedurende 20 miljoen ‘buig-en-strek’-bewegingen.

Het onderzoek staat deze week in PNAS. (rvb)