Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych opracowali nowe urządzenie, które może dostarczać energię do niektórych implantów medycznych. Czip na bazie krzemu i platyny, który pasuje do głowy człowieka, będzie generował energię elektryczną z glukozy.
Wiadomo, że wszystko, co nowe, jest już dawno zapomniane: pomysł wykorzystania glukozy jako źródła energii elektrycznej nie jest nowy. W latach 70. eksperci udowodnili, że glukozą można „karmić” rozruszniki serca. Jednak rozwój ten został porzucony na rzecz mocniejszych akumulatorów litowo-jonowych.
Tymczasem glukoza jest źródłem energii dla istot żywych. W organizmie ludzkim rozkład węglowodanów prowadzi do jego powstania.
Podczas glikolizy następuje przemiana glukozy w energię dla komórek. W tym przypadku następuje rozszczepienie glukozy i powstanie nukleotydu adenozynotrifosforanu (czyli ATP), uniwersalnego źródła energii dla wszystkich procesów biochemicznych zachodzących w organizmach żywych.
Aby wykorzystać tę prawie nieograniczoną energię ludzkiego ciała na korzyść implantów, naukowcy ze Stanów Zjednoczonych stworzyli elektroniczny chip półprzewodnikowy na bazie krzemu.
Nie wykorzystywał składników organicznych: chip składa się z katalizatora platynowego, który usuwa elektrony z atomów tworzących cząsteczkę glukozy, naśladując w ten sposób aktywność enzymów komórkowych, które rozkładają glukozę w celu wytworzenia ATP.
Chip może dostarczyć do 180 mikrowatów. To, zdaniem twórców, wystarczy do zasilania implantów o bardzo niskim zużyciu energii.
„Wkrótce instalowanie implantów osobom po urazach rdzenia kręgowego stanie się powszechne. W takich przypadkach będziemy potrzebować wynalezionego przez nas urządzenia do generowania energii - mówi jeden z autorów badania, Benjamin Rapoport, który pracuje w ramach wspólnego programu Harvard-Massachusetts Institute of Technology, Health Sciences and Technology. Chip pozwoli pacjentom ponownie poruszać rękami i nogami.
Film promocyjny:
Prawdopodobnym miejscem implantacji chipa jest tzw. Przestrzeń podpajęczynówkowa. Jest to jama między oponami mózgowymi wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym (PMR).
CSF zapewnia odpowiednie środowisko dla wszczepialnych ogniw paliwowych. Po pierwsze, oczekuje się minimalnej odpowiedzi immunologicznej organizmu. Po drugie, zawiera setki razy mniej białka niż na przykład we krwi, dlatego jest mniej prawdopodobne, że chip zarośnie tkanką. Po trzecie, w płynie mózgowo-rdzeniowym znajduje się wystarczający poziom glukozy.
Bezpieczeństwo implantu zostało zweryfikowane przez naukowców w obliczeniach zużycia glukozy i analizie bilansu tlenowego. Zatem szacowany udział zastosowanej glukozy wynosił od 2,8 do 28% okresowo odnawianej ilości, co nie powinno powodować skutków ubocznych.
Zdaniem naukowców chip nie został jeszcze przetestowany na zwierzętach i ludziach, ale ten etap rozwoju jest w najbliższych planach naukowców.
Artykuł w magazynie PLoS ONE mówi więcej o chipie.