Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biobrennstoffzellen als Antrieb für Miniaturmaschinen im Körper

19.05.2010
Ein Mini für die Blutbahn / Mit neuen Materialien Elektronenfluss erhöhen und die Leistung steigern

Alarm im Blutstrom nahe dem Herzen – Reparaturmaschinen aktivieren, um den beginnenden Aderverschluss der Koronargefäße zu entfernen. Ist dieses Szenario Science-Fiction?

Der erste Schritt auf dem weiten Weg zu biobetriebenen Miniaturmaschinen, die im menschlichen Körper ihre Arbeit verrichten, wird getan. Am Zentrum für Elektrochemie forscht Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann (Analytische Chemie – Elektroanalytik und Sensorik) mit seinem Team daran, Brennstoffzellen zu miniaturisieren, die vollständig von im Blut vorhandenen Substanzen angetrieben werden. Diese Technik könnte eines Tages Motor für Miniaturmaschinen sein.

Kleine Zelle, große Herausforderung

Für die Vision einer blutbetriebenen Brennstoffzelle im menschlichen Körper müssen die Forscher eine Vielzahl von Problemen meistern. Die zentrale Herausforderung: Biobrennstoffzellen müssen sehr klein, aber trotzdem leistungsstark sein. Aufgrund der geringen Größe können die Elektroden nicht in separate Kompartimente eingeschlossen werden, da das Volumen der Wand überproportional groß im Verhältnis zum Volumen der gesamten Zelle wäre. Eine wandlose Zelle erfordert wiederum, dass Anode und Kathode im selben Medium funktionieren. Das Geheimnis für den Bau einer solchen leistungsstarken Biobrennstoffzelle steckt in der Konstruktion der Elektrodenmaterialien. Bereits mit den zurzeit verfügbaren Materialkombinationen erfüllt die Biobrennstoffzelle der Bochumer Elektrochemiker alle Anforderungen und erreicht eine Leistung von 0,1 mW cm-2 . Damit sind die Forscher nur noch eine Zehnerpotenz von der Zielmarke von 1 mW cm-2 entfernt.

Nano-Wald

Für die biobetriebenen Brennstoffzellen belegen die Forscher zunächst Graphit-Elektroden mit Biokatalysatoren (Enzymen), die für den Elektronenaustausch mit im Blut vorhandenen Substanzen sorgen. Um den Elektronenfluss zu steigern, wird eine große Anzahl von Enzymen an ein dreidimensionales Gerüst (Redoxpolymer) gebunden, das Elektronen effizient zwischen Elektrode und Enzym weiterleitet. Damit die nutzbare Fläche größer wird, experimentiert Schuhmanns Team zudem mit Kohlenstoffnanoröhren, die wie ein Wald die Elektrodenoberfläche überziehen. Das nächste Ziel der Forscher ist es, den Nano-Wald mit Redoxpolymeren zu bestücken. Erste Tests mit „Nano-Wald“-beschichteten Elektroden ohne Redoxpolymer ergaben bereits einen 400fach erhöhten Elektronenfluss im Vergleich zu den Systemen ohne Nanoröhren.

Themen RUBIN Frühjahr 2010

Schwerpunkt Energie: Editorial – Energien des 21. Jahrhunderts (Prof. Dr.-Ing. H.-J. Wagner), Intelligente Membranen sollen Strom aus Kohlekraftwerken sauberer machen, Verbundprojekt „change“ zum Energienutzungsverhalten im Öffentlichen Dienst, Osmosekraftwerke: Potentialanalyse für eine Zukunftstechnologie, Integration von Elektrofahrzeugen in dezentrale Energieversorgungssysteme, Biobrennstoffzellen in Millimetergröße als Antrieb für Miniaturmaschinen im Körper, Wie sicher unsere Energieversorgung ist – ein Gespräch mit dem Wirtschaftsweisen Prof. Christoph M. Schmidt, weitere Themen: Sportspielspezifische Leistungsdiagnostik im Fußball und Tennis, Testamente geben Aufschluss über die Motivation mittelalterlicher Pilger, Nervenschmerzen: neue Diagnostik ermöglicht mechanismenbasierte Therapie, Alterssicherung: Gesetzeslücke trifft Alleinerziehende

Weitere Informationen

Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann, Analytische Chemie - Elektroanalytik & Sensorik, Fakultät für Chemie und Biochemie, Tel.: 0234/32-26200, E-Mail: Wolfgang.Schuhmann@rub.de

Redaktion
Julia Weiler

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo
18.12.2018 | Universität Ulm

nachricht Einheitliche Qualitätsstandards für die Virenforschung
18.12.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Methode für sichere Brücken

18.12.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics