Sviluppata la prima batteria con emoglobina

Il dispositivo d’accumulo, creato dai chimici dell’Università di Cordoba, rappresenta la prima batteria primaria zinco-aria biocompatibile. Le applicazioni future? Impianti medici elettronici o sistemi di monitoraggio point-of-care.

batteria con emoglobina
Credit: Energy & Fuels (2023). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513

Progettata la prima ZAB a base biologica

(Rinnovabili.it) – Può una proteina umana imprimere una svolta al mondo dell’accumulo energetico? Sì e succede nel sud della Spagna dove un gruppo di ricercatori dell’Università di Cordoba ha messo a punto una batteria con emoglobina (Hb). O più precisamente che impiega l’Hb come facilitatore di una delle reazioni elettrochimiche della cella. La ricerca, svolta in collaborazione con l’Università Politecnica di Cartagena, ha mosso i primi passi da un precedente studio britannico che dimostrava come l’emoglobina possedesse proprietà promettenti per i processi di riduzione e ossidazione. Il nuovo lavoro porta le conoscenze in materia su un livello più alto grazie all’integrazione di questa molecola in una batteria zinco-aria primaria. E immagina già nuove applicazioni in campo medico e dell’accumulo portatile.

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Il ruolo elettrochimico dell’emoglobina 

L’emoglobina è la proteina dei globuli rossi (umani e non) deputata al trasporto dell’ossigeno dai polmoni ai tessuti. In passato una ricerca dell’Università di Oxford aveva dimostrato come l’Hb potesse svolgere il ruolo di elettrocatalizzatore per la reazione di riduzione dell’ossigeno. Come spiega Manuel Cano Luna, co-autore del nuovo studio “per essere un buon catalizzatore nella reazione di riduzione dell’ossigeno” l’elemento “deve avere due proprietà: deve assorbire rapidamente le molecole di ossigeno e formare molecole d’acqua con relativa facilità. E l’emoglobina soddisfa entrambi questi requisiti”.

La batteria zinco aria con emoglobina

Per mettere alla prova le prestazioni della proteina, gli scienziati hanno scelto le batterie primarie zinco-aria, anche note con l’acronimo inglese “ZAB”. Si tratta di dispositivi non ricaricabili alimentati dall’ossidazione dello zinco con l’ossigeno dell’aria. Queste batterie hanno un’elevata densità di energia, sono relativamente economiche da produrre e stanno attirando grandi sforzi sulla realizzazione di una versione ricaricabile. Inoltre possono resistere a condizioni atmosferiche avverse, a differenza di altre batterie che soffrono l’umidità e richiedono un’atmosfera inerte per la loro fabbricazione.

In questo caso l’Hb umana è stata impiegata come componente catalitico dell’elettrodo ad aria e facilita pertanto la riduzione dell’ossigeno e la sua trasformazione in acqua.

Il risultato è ancora un proof of concept ma costituisce la prima batteria zinco-aria biocompatibile. Il team è riuscito a far funzionare il prototipo con 0,165 milligrammi di emoglobina per un periodo compreso tra 20 e 30 giorni. Come sostiene Cano Luna “l’uso dell’emoglobina come catalizzatore biocompatibile è molto promettente per quanto riguarda l’uso di questo tipo di batterie in dispositivi integrati nel corpo umano”, come ad esempio i pacemaker. Il dispositivo, infatti, funziona a pH 7.4, simile a quello del sangue. Rimangono tuttavia ampi margini di miglioramento e il primo obiettivo del gruppo è trovare un’altra proteina biologica in grado di trasformare l’acqua in ossigeno e, quindi, rendere la batteria ricaricabile.

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