Новая батарейка в мозг

07.01.2013

Новый "источник энергии" для медицины будущего

Как сообщает km.ru , Инженеры из Массачусетского технологического института разработали топливный элемент, который работает на том же топливе, что клетки человеческого тела - глюкозе. Подобное "горючее" могло бы использоваться, чтобы запускать работу мозговых имплантатов, способных помочь парализованным пациентам двигать руками и ногами. Топливный элемент отбирает электроны от молекул глюкозы, создавая небольшой электрический поток. Исследователи, во главе с Рахулом Сарпешкаром, профессором электротехники и информатики в МТИ, изготовили топливный элемент на кремниевом чипе, способный взаимодействовать с другими процессами, необходимыми для нормального функционирования имплантатов. Идея топливного элемента на основе глюкозы не нова: в 1970-х годах ученые доказали, что можно запустить ритмоводитель сердца с топливным элементом на основе глюкозы, но от этой идеи отказались в пользу литий-ионных аккумуляторов, которые могли обеспечить большую мощность. Топливные элементы на основе глюкозы также использовали ферменты, которые, как оказалось, были непрактичны для долгосрочного внедрения в тело, так как они через какое-то время прекращали эффективно функционировать. Инновацией разработчиков из МТИ является то, что устройство изготовлено из кремния, с использованием той же технологии, что и полупроводниковые электронные чипы. Топливный элемент не содержит биологических компонентов: устройство состоит из платинового катализатора, который отделяет электроны от глюкозы, подражая работе клеточных ферментов, которые разрушают глюкозу, чтобы произвести энергию. Доказано, что платина имеет долгосрочную биологическую совместимость с телом. Топливный элемент может преобразовать до сотни микроватт - достаточно, чтобы привести в действие нейроимплантат. С использованием биотоплива медицинские имплантаты станут более долговечными и безопасными. «Очевидно, что пройдет еще несколько лет, прежде чем люди с повреждениями спинного мозга будут получать такие вживляемые системы в контексте стандартного медицинского обслуживания. Но основой этих устройств будет топливный элемент на глюкозе», - говорит Бенджамин Рапопорт, бывший аспирант в лаборатории Сарпешкара и ведущий специалист в новом исследовании МТИ. Рапопорт вычислил, что в теории, топливный элемент может получить весь необходимый сахар от спинномозговой жидкости. В ней немного клеток, таким образом, очень маловероятно, что имплантат, расположенный там, вызовет иммунную реакцию. В спинномозговой жидкости содержится также существенное количество глюкозы, которая не используется телом. Так как топливным элементом будет использоваться только небольшая часть доступной глюкозы, воздействие на функцию мозга не будет существенным. Карим Овайсс, адъюнкт-профессор электротехники, информатики и нейробиологии в Университете Мичигана, говорит, что эта работа – первый существенный шаг к развитию вживляемых медицинских устройств, которые не требуют внешних источников энергии. «Это - доказательство того, что такие устройства могут произвести достаточно энергии, чтобы выполнять все необходимые функции», - говорит Овайсс, добавляя, что следующий шаг - продемонстрировать, что это может работать в организме живого животного. Биология может дружить с микроэлектроникой Группа Сарпешкара - лидер в области разработки электроники «ультранизкой мощности» для кохлеарных и мозговых имплантатов. «Когда топливный элемент на основе глюкозы объединяется с такой электроникой низкой мощности в одном устройстве, оно может самозапускаться, - говорит Сарпешкар, автор книги «Биоэлектроника ультранизкой мощности». В этой книге описывается, как соединение источника «ультранизкой мощности» и энергонакопительного устройства может использоваться для автономных медицинских и других приборов. Группа Сарпешкара работала над всеми аспектами вживляемых майнд-машин и нейропротезирования с помощью беспроводных технологий. В проектировании топливного элемента на основе глюкозы участвовал Якуб Кедзирский из Лаборатории Линкольна МТИ. «Это сотрудничество с Лабораторией Линкольна помогло достичь моей долгосрочной цели - воплотить запускаемую глюкозой биоэлектронику в действительность», - говорит Сарпешкар. Хотя он видит возможность широкого применения технологии только через много лет.
Комментарий
Мы согласны, что в организме имеется достаточно глюкозы для энергоснабжения медицинских имплантантов, но для топливной ячейки кроме восстановителя нужен окислитель, например кислород. См. обзор по топливным элементам. И где его взять в спинномозговой жидкости? Задачка... Пока все происходит на стенде и вживления в тело нет, всё работает. Но вот после вживления придется трубочку наружу провести, а это очень чревато... На собаке пожалуй еще можно проверить, правда недолго проживет, и негуманно как-то, а вот на человеке никак.  Если ферменты будут использовать другие реакции, без применения кислорода, тогда в организме будет источник достаточно неприятных соединений. Спинному мозгу не понравится. Также следует учесть, что любые электрохимически процессы относятся к свободнорадикальным, а значит свободные радикалы обязательно будут диффундировать в "окружающую среду", то есть в тело человека. Последствия разрушительного воздействия свободных радикалов на организм человека всем известно. Разработка пока очень сырая и возможности довести её до полезной и применимой весьма ограничены. Пора бы руководству из Массачусетского технологического института завести нормального рецензента для предварительной экспертизы предполагаемых проектов, "грины" бы экономили, а то бюджет раздули до "пузыря".

Новые дозаторы для реагентов

Новые дозаторы для реагентов


Начато производство новых дозаторов для реагентов, снабженных  амперметрическими датчиками, обеспечивающими эффективное автоматическое управление процессом дозирования,  точное соблюдение регламента, исключая субъективный фактор.

Освоено производство люков для пищевой промышленности

ТСО- в любом количестве

ТСО - в любом количестве

Начато производство нового артикула модулей тонкослойного отстаивания из пластика. Модуль имеет больше пластин, более эффективен, расстояние между пластинами сокращено с 150 мм до 100 мм.

Производим парогенераторы

Производим парогенераторы

В качестве дополнительной оснастки к установкам Альфа-Эфир разработали мобильный огневой парогенератор на рамной конструкции с колесными опорами. Парогенератор работает на твердом топливе: щепе, дровах, ветках, древесных отходах, соломе, сухой биомассе, в том числе обезэфиренной биомассе рестений.

В неограниченном количестве поставим блоки ТСО

В неограниченном количестве поставим блоки ТСО

В неограниченном количестве изготовим блоки ТСО (тонко-слойного отстаивания), загрузку для БОС. Импортозамещения - только российское сырье и производство. Недорого. 

Flag Counter Яндекс цитирования