Essbare MIT-Batterie: Liefert im Magen bis zu 3 Tage Strom für Kapseln

Fortschritte in der Materialwissenschaft ermöglichen neuartige Ansätze für die gastrointestinale Diagnostik und Therapie. Wie eine am 21. September 2026 im Fachjournal Nature Chemical Engineering veröffentlichte Arbeit darlegt, haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine vollständig auflösbare Batterie entwickelt.

Die Energiequelle basiert auf Cellulose-Nanofibrillen, Elektroden aus Magnesium sowie Molybdäntrioxid und nutzt einen biologisch abbaubaren Elektrolyten aus Cholinchlorid und Milchsäure. Ziel dieser Entwicklungen ist es, ingestible elektronische Systeme künftig ohne toxische Rückstände im menschlichen Magen-Darm-Trakt betreiben zu können.

Leistungsdaten und biologische Verträglichkeit im Magen

In vorklinischen Versuchen an lebenden Schweinen erreichte die vom MIT entwickelte Batterie eine Spannung von bis zu 1,84 V. Dabei blieb die Energieversorgung im Magen über einen Zeitraum von bis zu 3 Tagen funktionsfähig.

Die Forscher demonstrierten die praktische Verwendbarkeit anhand zweier Szenarien: Zum einen betrieb das System ein RFID-Modul, das stabil mit einem externen Empfänger in 1,5 m Entfernung kommunizierte. Zum anderen erfolgte in einem separaten Test eine elektrische Stimulation des Magens über eine Dauer von 20 Minuten.

Auffällige Gewebeschäden traten bei den Tierversuchen nicht auf. Im beschleunigten Labortest war das Elektrodenmaterial nach 90 Tagen nahezu vollständig aufgelöst. Das MIT-Forschungsteam um Giovanni Traverso arbeitet an diesen verdaulichen Batterien, um medizinische Funktionskapseln für unterschiedliche Einsatzzwecke bereitzustellen.

Neben gezielten Stromimpulsen zur Stimulation der Magenschleimhaut zählen dazu Sensoren, die vor Keimen warnen oder die Medikamenteneinnahme überwachen können. Für Letzteres visiert das Team eine erste Humanstudie in etwa 2 Jahren an.

Wer ingestible Kapseln entwickelt, kennt das Problem: Die Energiequelle ist meist der begrenzende Faktor — toxische Rückstände, kurze Verweildauer, unzuverlässige Einnahmekontrolle. Eine vollständig auflösbare Batterie auf Cellulose-Nanofibrillen-Basis hielt in vorklinischen Versuchen bis zu 3 Tage im Magen Strom und löste sich im Labortest nahezu vollständig auf. Unser kostenloser Leitfaden ordnet die Technologie ein und zeigt, welche Schritte vor der ersten Humanstudie anstehen. Leitfaden für ingestible Diagnostik jetzt anfordern

Ergänzende Konzepte zur Einnahmekontrolle

Parallel dazu stellte das MIT-Team ein System namens SAFARI vor, das auf einer Gelatinekapsel mit RFID-Chip und einer Antenne aus Zinkfolie basiert. Eine Schutzschicht aus Zellulose und Molybdän schirmt das Funksignal zunächst ab. Erst wenn sich diese Hülle im Magen auflöst, kann ein externes Lesegerät die Einnahme der Kapsel registrieren.

In In-vitro-Versuchen mit simuliertem Magensaft bei physiologischer Temperatur zersetzte sich die Abschirmung innerhalb von 10–20 Minuten. Kapsel und Zinkantenne zerfielen nach einem Tag. Bei sedierten Schweinen bauten sich die Kapsel und ihre Bestandteile innerhalb von 24 Stunden ab. Für dieses Verfahren werden erste Anwendungen bei Hochrisikotherapien erwartet, wobei klinische Studien am Menschen noch ausstehen.

Steuerung der Wirkstofffreisetzung im Verdauungstrakt

Neben aktiven elektronischen Komponenten wird auch die gezielte passive Freisetzung erforscht. Eine Studie mit gesunden Freiwilligen untersuchte Kapseln aus Hydroxypropylmethylcelluloseacetatsuccinat (HPMCAS) unter Einsatz von dualer MRI-Markierung und 13C-markiertem Koffein. Dabei wurden die Grade L und M mit Referenzkapseln des Grades H verglichen.

Die Medikamenteneinnahme lässt sich bislang kaum verlässlich bestätigen — ein Problem bei Hochrisikotherapien, wo jede ausgelassene Dosis zählt. Ein Kapselkonzept mit RFID-Chip und abschirmender Beschichtung registriert die Einnahme erst, wenn sich die Hülle im Magen auflöst; in vitro dauerte das 10 bis 20 Minuten. Klinische Studien am Menschen stehen dafür noch aus. Unser Leitfaden zeigt, welche Prüfschritte Sie für ein solches System einplanen müssen. Checkliste für ingestible Diagnostik-Systeme sichern

Die Kapseln des Referenzgrades H zerfielen überwiegend im Ileum, während HPMCAS M eine Freisetzung weiter proximal im Dünndarm zeigte und Grad L sich teils bereits im Magen auflöste.

Die Literatur verzeichnet eine Löslichkeit von HPMCAS H ab einem pH-Wert von mindestens 6,8, während Grad M ab einem Wert von mindestens 6,0 und Grad L ab 5,5 löslich ist. Damit gilt der Typ M als Alternative, wenn Wirkstoffe gezielt früher freigegeben werden sollen.

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