用于产生氢的可植入装置的制作方法

本发明涉及一种可植入人体或动物体内以产生氢和可选地氧的装置。

背景技术：

ohtashigeao(pharmacology&therapeutics144，2014，1-11)描述了分子氢的医学益处。摄入氢的方法包括吸入气体、口服摄入含有溶解氢的水或盐溶液或通过从滴眼液、沐浴液和化妆品中扩散而引入分子氢。

对于氧不足的生物体区域，o2的局部产生也很重要。在正常生理条件下，静脉血中o2的分压可估计为50微摩尔/升。因此，这也是在毛细管网络附近的细胞外液中观察到的分压。但是，在某些情况下，某些组织可能会暂时或最终被血管排除在氧供应之外。

在将氢和氧用于治疗或生理目的时，遇到的困难之一是用于输送和供应这些分子的方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提出一种使得可以原位产生h2和/或o2的装置。

本发明的另一个目的是提出一种这样的装置，该装置使得可以在尽可能靠近使用上述分子的部位例如器官、腔、组织的位置产生上述分子。

因此，本发明的目的是一种旨在植入人体或动物体内以从存在于植入该装置的身体介质中的分子原位产生氢和/或氧的装置。在一个实施例中，该装置旨在原位产生和输送氢。在一个实施例中，该装置旨在原位产生和输送氧。在另一个实施例中，该装置旨在同时产生两者。该装置包括集成的电能量源，或者旨在与位于装置外部并且优选地集成到体内的电能量源连接。该装置包括至少一组电极，其中一组电极以形成阳极和阴极的方式电连接到电能量源。电极通过半透材料(也称为过滤材料)与外部环境(植入装置的身体介质)隔开。阴极能够通过质子还原产生氢。根据阳极处可用的化学物质以及根据阳极与阴极之间电势差的水平(至少需要1.3v来水解h2o，但在存在葡萄糖氧化酶和氧化还原介体的情况下，在约300mv的电压下，葡萄糖可以在阳极有效地被氧化，质子可以在阴极处被还原)，阳极能够产生氧或氧化产物(例如，葡萄糖酸)。如将在本公开的其余部分中解释的那样，可以选择半透材料的截止阈值以选择期望在阳极和/或阴极呈现的分子，从而有利于期望的反应并防止产生二次反应的污染，这些二次反应会产生对人体潜在有害或会沉积在电极上并降低其性能的化学物质。半透材料尤其可以是本质上是柔性的固体材料片、膜、或电极上的覆盖物(涂层)。

本发明的目的尤其是在于一种装置，该装置包括两个电极，即阳极和阴极，这两个电极分别电连接至电能量源的极点。该连接优选地通过绝缘导体来进行。阳极和阴极由离子导体(包含电解质或离子传导膜的液体，更优选与包含电解质的液体结合)隔开。该装置还包括将电极与身体介质隔开的半透材料(或过滤材料)。有利地，该装置允许将形成电解质的体液通过，从而可以闭合电路。当有效的连接到电能量源时，形成闭合电路。在电极上发生氧化和还原反应。阴极能够通过质子还原产生氢。

因此，本发明的目的在于一种旨在植入人体或动物体内以从植入该装置的身体介质中存在的分子原位产生氢的装置，该装置具有阳极和阴极，它们分别电连接到电能量源的极点，并具有将电极与身体介质隔开的半透材料，在该装置中，当原位有效地连接到电能量源并存在体液时，形成闭合电路，在阴极产生氢，该半透材料的截止阈值为50到500da。

如上文所解释的，半透材料(例如膜)具有截止阈值，该阈值与可以参与所需反应的化学物质相容。截止阈值更优选地足以防止化学物质的进入或过量的化学物质的进入会干扰装置的运转。这使得可以防止分子质量的分子超过截止阈值并且一方面能够在电极的表面上发生电化学反应，另一方面能够沉积在其上并及时阻止其有效运转，与电极接触。可以考虑约1000da或约2000da(g/mol)的截止阈值。

在第一实施例中，通过具有约50至约500da、尤其是约50至约200da、更优选地约150、100、90、80、70、60或50da的截止阈值的半透材料将电极与外部环境隔开。该装置尤其旨在引起水的电解并产生h2和o2。请注意，该装置实际上可用于本地产生和使用h2、o2或这两个分子。

在该实施例中，电极通过半透材料与身体介质单独地和/或共同地隔开。“单独地隔开”是指每个电极通过半透材料与外部环境隔开。这可以例如通过用覆盖物或膜包围电极来进行。这也可以通过将电极放置在包括用于每个电极的隔室的装置中来实现，在每个隔室和外部环境之间放置由半透材料制成的元件。“共同地隔开”是指通过半透材料将两个电极与外部环境隔开，该半透材料例如可以通过用膜包围两个电极或者通过将电极放置在包括用于两个电极的隔室的装置中来进行，在隔室和外部环境之间具有由半透材料制成的元件。因此，将电极与身体介质隔开的半透材料可以由包围两个电极的半透膜或包围每个电极的半透膜构成。

通过电解质的作用来补充装置的原位运转，从而可以闭合电路。该电解质由植入该装置的身体介质提供。该电解质包含为此作用所需的阳离子，即尤其是na⁺、k⁺、ca²⁺，以及阴离子，基本上是cl^-和hco3^-。

在第二实施例中，电极通过半透膜与外部环境隔开，该半透膜的截止阈值在约200至约2000da之间、尤其是在约200至约500da之间、尤其是在约200至约300da之间、更优选约500、400、300或200da。阳极包含或携带能够催化阳极处碳水化合物氧化的酶。该装置尤其旨在引起碳水化合物、尤其是葡萄糖的氧化，并产生h2。可替代地，仅阳极与这种半透膜相结合，而阴极与前述类型的半透膜相结合(较低的阈值阈值，尤其是在约50和约150da之间)。

在该实施例中，电极更优选地通过半透材料或者通过质子交换膜彼此隔开，该半透材料尤其具有如上文所定义的低截止阈值，尤其是在约50da与约150da之间。此外，电极通过半透材料与外部环境隔开，这例如可以通过用覆盖物或半透膜同时包围电极或两个电极或者通过将电极布置在包括用于每个电极的隔室的装置中来进行，在每个隔室和外部环境之间具有由半透材料制成的元件。因此，将电极与身体介质隔开的半透材料可以由包围两个电极的半透膜或包围每个电极的半透膜构成。

通过电解质的作用来补充装置的原位运转，从而可以闭合电路。该电解质由植入该装置的身体介质提供。该电解质包含为此作用所需的阳离子，即尤其是na⁺、k⁺、ca²⁺，以及阴离子，基本上是cl^-和hco^3-。

质子交换膜(也可以是刚性壁)或聚合物电解质膜(pem)是由离聚物制造的半透膜，允许质子传导，同时仍对诸如氧气或氢气之类的气体不渗透：质子通过时，气体停止。这种特殊性在pem燃料电池和pem电解槽的mea(膜电极组件)中得到了利用。pem由纯聚合物膜或复合膜制成，其中材料形成聚合物基质。最广泛使用的材料之一是nafion，这是杜邦公司生产的一种氟化聚合物。

该装置可以包括其中容纳有电极的容器或由其形成，将电极与身体介质隔开的半透材料能够构成该容器的一部分。如上所述，容器可以包括单个隔室或两个隔室。该容器可以是柔性的、刚性的或半刚性的(至少一个柔性部分和至少一个刚性部分)。可以通过将半透膜用于制造来获得柔性形式。可以通过使用例如聚合物或复合材料等刚性材料、半透或例如由聚合物或复合材料制成的不透刚性材料和半透刚性材料的组合来获得刚性形式。半刚性形式可以通过使用刚性材料(例如聚合物或复合材料，不透和半透柔性膜)来获得。不透柔性材料可以与可透柔性或刚性材料相组合。

任何生物相容性材料可用作不透材料，例如玻璃、聚对二甲苯覆盖的玻璃、弹性体等。

烧结的陶瓷或烧结的玻璃尤其可用作半透刚性材料。

在另一个实施例中，将电极与身体介质隔开的半透材料可以由在至少一个块中包含至少两个电极的三维多孔基质组成。

在另一个实施例中，半透材料可以被具有抗生物结垢特性的生物相容性表面层包围，生物相容性表面层也可以在半透材料中与身体介质隔开，或者半透材料可以具有抗生物结垢特性。

半透材料可以是聚乙烯醇(pva)

作为半透膜或电极覆盖类型的柔性材料，可以使用天然的生物相容性膜(例如壳聚糖–例如与基因销交联，以在生理条件下不可生物降解-或纤维素或醋酸纤维素)或合成材料(例如，聚氨酯、pva、..)。

所述装置具有适合于植入部位的尺寸，尤其是适合于可用空间。它可以尤其具有代表总体积小于或等于约12ml、优选约10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、1、0.5或0.3ml的尺寸(可以是任何形状，尤其是平行六面体、圆柱形或圆盘形状)。这些尺寸在集成时随能量源一起扩展，或者在偏移时不与能量源一起扩展。

电极彼此隔开，以允许装置运转。电极之间的距离由水电解的电流值定义。实际上，例如在阴极处，质子还原产生耗尽层，该耗尽层的厚度取决于还原电流的值。无论如何，电极之间的距离必须大于耗尽层的厚度。通常，将它们隔开的距离可以在约0.1mm至约1mm之间，尤其是在约0.2至约7mm之间，优选在约0.5至约5mm之间。为了说明这一点，可以在平行设置的两个块状电极(3d)之间或由两个平行支撑件支撑的两个2d电极之间施加该分隔距离，或者可以将其设置为在同一支撑件上的两个2d电极之间的分隔距离。

电极的组成根据其中每个电极的功能进行调整。它们可以具有相同的材料，也可以具有两种不同的材料。它们可以由以下材料制成或包含以下材料：碳，优选石墨、碳纳米管、石墨烯、活性炭；该碳、优选石墨、碳纳米管、石墨烯、活性炭可以被掺杂有尤其是铂、铁或金；它们可以由铂，金或掺杂的金刚石制成，尤其是至少阳极可以由金或掺杂的金制成。例如，在用金电极以小于1.2v的电位电解水的情况下，未观察到二氯化物的形成。

在其中在阳极处使用碳水化合物的实施例中，阳极包含或携带能够催化该碳水化合物或糖的氧化的酶。在葡萄糖的示例中，酶可以是葡萄糖氧化酶和/或葡萄糖脱氢酶。在这种模式下，可以将氧化还原介体或辅助因子添加到阳极中。这些介体和辅助因子在葡萄糖氧化过程中起酶的电子受体的作用。尤其是，在葡萄糖脱氢酶的情况下，过氧化氢酶可以用作第二催化剂。

在该实施例中，阳极可以特别地由凝聚物形成，该附聚物包含：导体材料、尤其是具有如上所述的碳碱(例如石墨、碳纳米管)，用于所考虑的电极的功能的化合物、例如酶(例如葡萄糖氧化酶和/或葡萄糖脱氢酶)，以及用作粘合剂的另一种成分，尤其是多苷，例如壳聚糖(优选地经过改性，使其稳定，例如通过添加基因销)，或聚合物，例如聚乙烯醇聚合物(pva)或聚丙烯酸聚合物(paa)。这些电极例如可以通过压缩来制造。

在fr2958801中描述了这种电极的生产示例。根据本发明的一个实施例，阳极处的酶选自包括葡萄糖氧化酶和葡萄糖脱氢酶的组。导体材料例如是石墨或导体聚合物。可以通过在包含与酶结合的导体的溶液中压缩混合物来形成电极。电极体优选通过压缩与酶混合的石墨形成。也可以使用导电聚合物的粉末，例如聚苯胺、聚丙烯、聚偏二氟乙烯。可以在例如约10,000kg/cm²的足够的压力下压缩所得的糊状物(例如，石墨酶)。

fr14/52534中描述了使用寿命更长的电极生产的另一个示例。电极由壳聚糖、酶和导体形成。如该文献中所教导的，该电极可以通过压缩来生产。导体可以有利地由碳纳米管构成，例如swcnt(单壁碳纳米管)或mwcnt(多壁碳纳米管)。

包含葡萄糖氧化酶的阳极是旨在使用葡萄糖的本发明的实施例，。还可以向该酶中添加一种称为氧化还原介体的分子，该分子能够在葡萄糖氧化酶和电极表面之间提供电子转移。因此，在该实施例的替代方案中，这些包含葡萄糖氧化酶的阳极也包含介体。该介体尤其可以是二茂铁、络合物、亚甲基蓝和/或醌衍生物。该介体可以固定在电极的表面上，尤其是通过预压缩将其添加到初始混合物中。介体和酶的固定化可以通过共价接枝在电极表面上、通过物理吸附在电极表面上、通过封装或捕获在聚合物基质(壳聚糖、pva、nafion等)中来完成。

在使用葡萄糖的另一个实施例中，使用了葡萄糖脱氢酶。优选地，包含葡萄糖脱氢酶的阳极进一步包含旨在充当电子受体作用的辅因子。该辅因子可以尤其是：nad(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)，nadp(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)，pqd(吡咯并喹啉醌)和/或fad(黄素腺嘌呤二核苷酸)。在一个实施例中，葡萄糖脱氢酶氧化葡萄糖并还原其还原形式在电极表面上氧化的辅因子。在nad+或nadp+中，表面可以通过聚合物改性或不改性，从而可以促进辅因子的氧化。该聚合物可以是电化学地或化学地沉积在阳极表面上的聚(亚甲基蓝)、聚(亚甲基绿)或聚(中性红)。

电极可以具有2d几何形状。这些2d电极可以通过将电极形成材料沉积在一个或两个载体上来制造。在载体不导电的情况下，单个载体可用于两个电极。石墨、铂或金的薄片、“气体扩散层”薄片、纸片、玻璃、硅可以用作载体。沉积可以是：物理沉积(pvd、阴极蒸发、光刻、等离子体沉积等)，电化学，印刷，喷涂或机械压缩，化学沉积(cvd、溶胶-凝胶等)。

电极可以具有3d几何形状。它们可以常规地形成，优选地通过压缩(例如，如上所述)、立体光刻、3d打印来形成。

电极，尤其是当其由金属(例如金或铂)制成时，也可以是条状，例如几厘米长、几毫米宽、几十或数百微米厚的条或裸线(3d形式类别)。

能量源可以是电池，优选地是高密度能量电池，例如锂电池。

能量源可以是能够通过消耗人类或动物有机体内天然存在的化学物质(例如葡萄糖、碳水化合物、脂质、蛋白质)来发电的生物电池。

生物电池可以是酶促生物电池(例如，使用葡萄糖氧化酶运转，请参见例如fr2958801，葡萄糖脱氢酶(yonghaisong等人，chemelectrochem2017，4，4,457–1462)、漆酶、胆红素氧化酶)；仿生生物电池，参见例如wo2009003936。

能量源可以是用于利用例如压电效应来回收机械能的装置(wo2017048906，geon-taehwang等人，advancedmaterials第26卷，第28期，2014年7月23日，第4880-4887页)。

能量源优选地能够产生至少约1.3v的电压和至少约5微瓦的功率。为了产生这种能量，如将在下文中看到的，可以将升压器添加到能量源。除非在下文中另外提及，否则当提及什么提供能量源时，这意味着它单独提供或与升压器一起提供。例如，功率将被包括在约5微瓦至约10毫瓦之间，尤其是在约250微瓦至约1毫瓦之间。功率的示例是约5微瓦，约250微瓦，约1毫瓦，约10毫瓦。例如，电压包括在约1.3v至约3v之间，尤其是在约1.3v至约1.5v之间。

在替代方案中，能量源是电池，其可以例如根据us8620447通过经皮能量传递来充电。

该装置还可以包括升压器，升压器能够将产生的电压转换成更高的电压。例如，在生物电池(例如葡萄糖生物电池)产生小于1或1.3v的电压的情况下，升压器使得可以获得更高的电压，例如大于约1.3v，这使得可能以在阳极提供所需的反应，例如水的水解。

在改进的实施例中，该装置包括用于控制物理电路的断开和闭合的元件。该元件可以是开关，尤其是放置在连接到能量源的导体上的开关。该元件尤其是由遥控器和/或计算器控制，从而有可能以单次或编程方式控制该元件或开关。

根据本发明的装置具有使电极与周围组织绝缘的优点。电场集中在两个电极之间及其附近，但保持与组织绝缘，以限制可以接触它们或通过它们的电流。

本发明的目的还在于一种用于在人体或动物体内体内(原位)生产氢和/或氧的方法。在该方法中，使根据本发明的装置运转，该装置被放置到位。该方法还可以包括将装置放置在人体内。这尤其可以通过适合于植入部位和装置尺寸的外科手术来完成。该方法可以在期望的位置处植入这些装置中的几个和/或植入将几对电极组合在一起的装置。当其中有多个装置或成对的电极时，能量源可以是特定的或共享的。该方法还可以包括将装置电连接到远程能量源的动作。该方法还可以通过为此目的提供的装置来控制电路的闭合和断开。

就本发明而言，“动物”尤其是指大型动物、运动动物(尤其是马)和宠物(例如狗和猫)。

附图说明

现在将使用通过非限制性示例描述的实施例并参考附图来更详细地描述本发明，在附图中：

-图1是用于水的水解的第一装置的示意图。

-图2是用于水的水解第二装置的示意图。

-图3是使用葡萄糖的第一装置的示意图。

-图4是刚性装置的示意图。

-图5是用于水的水解第三装置的示意图。

-图6是使用葡萄糖的第二装置的示意图。

具体实施方式

示例1：用于水的水解装置

该装置由绝缘导线(即，将阴极2连接到能量源的极点(-)的导体4和将阳极1连接到能量源的极点(+)的导体5)和放置在半透膜3内的阳极1和阴极2形成。能量源是锂电池7(lithium-cfx)，其输出电压介于3.2v和2.5v之间，并连接到电路上，该电路可以在阳极和阴极之间流通1.3v下的8微安培电流。半透膜的截止阈值为100da。电极是铂条，它们平行放置并隔开3mm的间距6。

在操作中，存在于介质中的水和电解质渗透到由半透膜形成的空间内。在锂电池传递的电流的作用下，水被电解，导致阴极释放出氢气，阳极释放出氧气。

示例2：用于水解水的装置

该装置与示例1的装置的不同之处在于，膜3被两个分别包围阳极和阴极的半透膜8和9代替。半透膜的截止阈值为150da。

示例3：用于使用葡萄糖生产氢的装置

该装置由绝缘导线(即，将阴极12连接到能量源的极点(-)的导体14和将阳极10连接到能量源的极点(+)的导体15)以及分别置于半透膜11和13内的阳极10和阴极12形成。能量源是锂电池16，传送在3.2v和2.5v之间的电压，并连接到电路，该电路可以在阳极和阴极之间循环在0.3v下的1毫安电流。根据fr3019384的教导，阴极是由电极碳纳米管、漆酶、壳聚糖和基因销制成的3d电极，阳极是由碳纳米管、葡萄糖氧化酶、壳聚糖和基因销形成的3d电极。膜11的截止阈值为500，膜13的截止阈值为截止阈值为200。

可替代地，膜11的截止阈值为200，而膜13的截止阈值为100。在未示出的替代方案中，在两个电极之间设置了膜。

在操作中，

在阳极：

葡萄糖穿过半透膜

葡萄糖氧化酶将其转化为葡萄糖酸+2h⁺+2e^-。电子被阳极捕获。葡萄糖酸以及质子穿过膜。

在阴极：

2个电子与两个质子结合产生h2。

根据本发明，当使用葡萄糖时，可以提供过氧化氢酶以将h2o2重新转化为h2o和o2，在这种情况下，在阳极处存在o2将允许与葡萄糖发生寄生反应，从而导致h2o2的形成。

另一种选择是在有或没有过氧化氢酶的情况下，在阳极施加高电压(>0.6v)以氧化h2o2。

进一步可选地，葡萄糖氧化酶被葡萄糖脱氢酶代替。阳极则包括该酶以及另外的辅因子。

示例4：水的水解，锂电池

许多临床研究表明，摄入h2饱和的水会产生有益的作用，相当于最低摄入量约为240微摩尔/24h。通过根据本发明植入的装置连续产生h2使得细胞外液和细胞内液中的平均浓度大于通过口服摄取获得的平均浓度成为可能，并且初始量明显降低。

在该示例中，描述了通过图1和图2中的示意图所示的装置生产240微摩尔/24h的氢气的过程。

举例来说，该装置被植入患有阿尔茨海默氏病和载脂蛋白基因型e4(apoe4)携带者的患者中(参见https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29110615，该研究显示每天摄入300毫升富氢水的优势)。

在此示例中，能量源是无线起搏器中使用的lithium-cfx电池，其工作电压范围为3.2v至2.5v。

因此，nanostim电池中的功率为2376j，体积为760微升，约为3j/微升。然而，为了通过水的水解产生h2，产率为70％，可以提供约0.4j/(h2的微摩尔)。因此，为了每24小时产生240微摩尔的h2，可以使用体积约为32微升的电池。然后，一块12.8毫升的电池可以使所需的电能量源使用400天(一年以上)。

电极将由置于半透膜中的0.1毫米厚4厘米长2.5厘米宽的铂条组成。

就像传统的起搏器一样，整个装置可以定位在锁骨下方。

此示例描述了h2的形成。但是，当然，它也适用于o2的产生，考虑到这样的事实，即产生一摩尔o2所需的能量是一摩尔h2的两倍。

示例5：

在该示例中，图3的装置的阳极包括葡萄糖氧化酶和介体(二茂铁、络合物、亚甲基蓝或醌衍生物)。然后，0.3v的电位差足以在阳极氧化葡萄糖，并在阴极还原质子。因此，所需功率除以1.3/0.3＝4.33。然后将电池的尺寸减小到12.8/4.33＝2.9ml。可选地，通过为电池保留12ml的尺寸，可以获得装置1,732天的使用寿命，将近5年。

该装置可用于前述示例的应用中，用于产生氢。

示例6：

相对于示例5，根据专利(例如fr3019384和fr2958801)的教导，提供0.3v电压的电池是葡萄糖生物电池。

示例7：装置的植入部位。根据需要，可以植入1个或多个根据本发明的装置。尤其要根据待治疗区域的范围、该区域对氢气和/或氧气的需求、植入部位接受一个或多个装置的体积、每个装置就该位置/该区域中氢气和/或氧气的生产以及扩散和分布能力而言的功率等方面进行选择。

植入部位包括在皮肤下、在大脑中或附近(尤其是在脑室内部)、在肠中、在心脏中。

在皮肤下：

-皮下：体积最大为20毫升

-肌肉内：体积最大为125微升

-在肠中：根据专利fr1552927的教导，可以考虑将几个装置一个接一个地拧在一根本身连接在胃中的线上，每个装置的直径为6毫米，长度为5厘米，即1.4毫升。例如，可以考虑10到20个区段

-在心脏中：“无铅起搏器”刺激器的典型尺寸＝直径6毫米x长25毫米，即700微升

示例8：图4示意性地示出了圆柱形容器形式的装置，其主体19由覆盖有聚对二甲苯的玻璃制成，或者可以完全由聚对二甲苯制成。该主体在圆柱体的顶部之一上具有开口，该开口被由半透复合材料制成的盘20封闭。示出了两个电极18和简化的电路21，而未示出能量源。

示例9：在多孔基质中电解水。

该装置由放置在多孔基质103中的阳极101和阴极102形成。导线104和105分别将阴极102连接至能量源107的极点(-)以及将阳极101连接至极点(+)。

多孔基质103由半透材料形成，具有从50da到100da的截止阈值并且覆盖有生物相容性并且具有抗生物污垢特性的表面层122。该表面层122也是半透并且具有从50到100da的截止阈值。

多孔基质103使得可以防止在其内部的任何细胞生长以及防止电流在装置周围的活组织中循环。

在电解水时，h⁺离子在阴极被还原以产生二氢，水在阳极被氧化而产生二氧。

可以注意到，还考虑了基质103本身具有抗生物结垢特性的情况，在这种情况下不使用层122。

示例10：在多孔基质中具有酶催化的装置

该装置由分别放置在半透膜111和113中的阳极110和阴极112形成。导线114和115分别将阴极112连接至能量源的极点(-)以及将阳极110连接至极点(+)116。

分别由半透膜111和113覆盖的阳极110和阴极112被放置在多孔基质123中。该多孔基质被生物相容性并且具有抗生物结垢特性的表面层124覆盖。

阳极110具有使葡萄糖氧化成葡萄糖酸酯的酶。

为了使葡萄糖可以到达阳极110，表面层124、多孔基质123以及半透膜111均具有大于200da的截止阈值。

设置在阴极112上的半透膜113的截止阈值为50至100da。

也可以不覆盖阳极110和阴极112，因为基质123已经提供了选择性。

可以注意到，还考虑了基质123本身具有抗生物结垢特性的情况，在这种情况下不使用层124。