Strom aus Blutzucker

Implantate, die ihre Energie aus Blutzucker und Sauerstoff gewinnen: Mit dem Ziel, eine unerschöpfliche Elektrizitätsquelle im menschlichen Körper zu erschließen, forscht Dr. Sven Kerzenmacher am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg an der Entwicklung biologischer Brennstoffzellen. Für seine Dissertation hat das Forum Angewandte Mikrosystemtechnik e.V. (FAM) dem Wissenschaftler den FAM-Förderpreis 2011 verliehen, der mit 2.500 Euro dotiert ist.

Bisher haben Forscherinnen und Forscher noch keine optimale Lösung gefunden, um implantierbare medizinische Mikrosysteme mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Batterien eines Herzschrittmachers müssen zum Beispiel nach etwa acht Jahren ersetzt werden – ein für die Patientinnen und Patienten belastender und teurer chirurgischer Eingriff. Alternative Ansätze sehen vor, wieder aufladbare Batterien zu verwenden. Allerdings mindert das Aufladen der Batterien die Lebensqualität der Betroffenen erheblich. Das Konzept, das Sven Kerzenmacher als Grundlage seiner Forschung dient, sieht hingegen implantierbare Glukosebrennstoffzellen auf der Basis von Edelmetall-Katalysatoren wie Platin vor. Solche Katalysatoren sind vor allem im Hinblick auf die Langzeitstabilität und Sterilisierbarkeit für Implantatsysteme geeignet. Diese Systeme könnten zukünftig mit Hilfe der Brennstoffzellen durch die ständige elektrochemische Umsetzung von Blutzucker (Glukose) und Sauerstoff aus der Gewebeflüssigkeit mit Strom versorgt werden.

Die von Kerzenmacher und seinem Team neu entwickelte Brennstoffzelle soll als dünne Beschichtung auf der Oberfläche des Implantats angebracht werden. Die Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik: Die Brennstoffzellen sind nur noch halb so dick und erbringen etwa 30 Prozent mehr Leistung. Zudem sind Platinelektroden gegen ungewollte chemische Reaktionen wie Hydrolyse und Oxidation unempfindlich. Kerzenmacher und seine Forschungsgruppe, an der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Biologie, Chemie und den Ingenieurswissenschaften beteiligt sind, entwickeln derzeit neue Materialien und Techniken, um die Leistung der Brennstoffzellen zu steigern.

Den Preis überreichte der FAM-Vorstandvorsitzende Wolfgang Bay vom Waldkircher Sensorhersteller SICK AG beim IMTEK-Forschungstag am 14. Juli 2011. Das FAM fördert die Praxisorientierung der Ingenieursausbildung an der Universität Freiburg und treibt den Austausch zwischen dem IMTEK und der Industrie, der öffentlichen Hand und der Gesellschaft voran. Es besteht aus sechs Vorstandsmitgliedern aus Wirtschaft und Universität sowie vielen Mitgliedsunternehmen. Jedes Jahr vergibt der Verein einen Preis für herausragende wissenschaftliche Leistungen, Entwicklungen und Innovationen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik.

Kontakt:
Katrin Grötzinger
Kommunikation & Marketing
Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-7252
E-Mail: groetzinger@imtek.de