Rattenlijf kan stroom genereren

Rat met ‘stopcontactje’, dat stroom levert opgewekt uit buikvocht.

Lichaamsvocht van een rat levert genoeg energie op voor een ledlampje of een digitale thermometer. Dat melden onderzoekers onder leiding van Philippe Cinquin van de Universiteit van Grenoble (Scientific Reports, 22 maart). Zij plaatsten in de buik van een rat een brandstofcel ter grootte van een vingernagel, die werkte op zuurstof en glucose uit de vloeistof in de buikholte. Het apparaatje produceerde 38,7 microwatt aan elektrisch vermogen, potentieel genoeg om biomedische implantaten van energie te voorzien.

De brandstofcel bestaat uit twee elektrodes gemaakt van koolstofnanobuisjes, samengeperst met enzymen. Aan de negatieve elektrode is dat glucose oxidase, dat de oxidatie van glucose bevordert. Aan de positieve elektrode zit het enzym laccase, dat de reductie van zuurstof tot waterstof stimuleert. Dit alles zit verpakt in een hoesje van siliconen, met daaromheen een sponzige plastic hoes om afstoting te voorkomen. De stroom die opgewekt werd uit het buikholtevocht, loopt via twee onderhuidse draadjes naar een ministopcontact op de kop van de rat.

Dat mag een wat Frankenstein-achtige indruk wekken, de rat als batterij heeft een serieus doel: het aanboren van een nieuwe energiebron voor biomedische implantaten, zoals cochleaire implantaten, pacemakers of implantaten voor elektrische stimulatie van zenuwen, om pijn te bestrijden. Zulke inwendige elektronica werkt nu nog op lithiumbatterijen, maar die raken uiteindelijk altijd leeg. Een oplossing is om stroom te winnen uit de chemische energiedragers waarop het lichaam zelf ook teert, zoals suikers.

Eerder wekten inwendige biologische brandstofcellen al elektriciteit op met de lichaamssappen van een slak, kakkerlakken en drie mossels. Twee in serie geschakelde kreeften leverden genoeg stroom voor een horloge.

Maar de rattenbuik-brandstofcel is de eerste in een zoogdier, dat bovendien – anders dan voorgaande proefdieren – niet verdoofd was en vrij kon bewegen. Eerdere versies leverden niet genoeg stroom voor praktische toepassingen, maar deze wel, stellen de onderzoekers, met een opbrengst van 0,16 milliwatt per milliliter brandstofcel. Wel zou hij nog wat groter moeten worden, want de zuinigste implantaten gebruiken typisch zo’n 1 milliwatt.

Ook hield de rattenbrandstofcel het maar negen dagen vol, doordat de onderhuidse stroomdraadjes, zo dun mogelijk om de rat niet te hinderen, afbraken.