Розроблено паливний елемент, що працює на глюкозі
Відео: Паливний елемент по "колгоспних"
Відео: Паливний елемент Лангера-Монд
Інженери Массачусетського технологічного інституту (MIT) розробили паливний елемент, що працює на глюкозі. Він може бути використаний для управління високоефективними мозковими імплантатами, які могли б допомогти паралізованим пацієнтам рухати своїми кінцівками.
Паливні елементи, описані в останньому номері журналу PLoS ONE, відокремлюють електрони з молекул глюкози, виробляючи невеликий електричний струм. Дослідники виготовили паливний елемент на основі кристалів кремнію, що дозволяє йому інтегруватися з іншими схемами, які будуть необхідні для імплантату мозку.
Відео: Воднева паливна комірка, на прикладі електролізера
Ідея паливного елемента на базі глюкози не нова: ще в 1970-х роках вчені продемонстрували можливість зарядки кардіостимулятора за допомогою паливних елементів з глюкози, проте, після вони поступилися літій-іонним батареям, які могли б забезпечити значно більшу потужність на одиницю площі ніж паливо з глюкози. Цей паливний елемент також використовував ферменти, які виявилися непрактичними для довгострокових імплантацій в тіло, так як вони переставали функціонувати ефективно.
Новий паливний елемент вчених з MIT виготовляється з кремнію, при цьому використовуються ті ж технології, що і в напівпровідникових електронних чіпах. Паливний елемент не має біологічних компонентів: він складається з платинового каталізатора, який видаляє електрони з глюкози, імітуючи активність клітинних ферментів, які розщеплюють глюкозу для отримання аденозинтрифосфату (АТФ), з`єднання, яке грає виключно важливу роль в обміні енергії і речовин в організмах. Таким чином, паливні елементи зможуть генерувати до сотень мікроват енергії, якої вистачить на те, щоб зарядити клінічно корисні нейронні імплантати з ультра-низьким енергоспоживанням.
За словами одного з авторів дослідження, перш ніж пацієнти отримають такі імплантуються системи з пристроями, що харчуються паливними елементами на основі глюкози, пройде ще пару років.
Вчені підрахували, що теоретично такі паливні елементи можуть отримувати цукор, в якому вони потребують із спинномозкової рідини. В спинномозкової рідини мало клітин, тому малоймовірно, що імплантат, що знаходиться там, буде провокувати імунну відповідь, пояснюють дослідники. Крім того, значна частина глюкози в спинномозковій рідині не використовується тілом.
Відео: Ділимо газ Брауна на составляющіе.Продолженіе теми "паливний елемент"
Фахівці кажуть, що робота вчених з MIT є хорошим кроком на шляху до розробки імплантуються медичних пристроїв, які не вимагають зовнішніх джерел живлення. Раніше дослідження показали, що паралізовані пацієнти могли використовувати машинний інтерфейс для переміщення маніпулятора, імплантати в цьому випадку повинні бути підключені до електрики.
Мікробіології з MIT є лідерами в області розробки електроніки з ультра-низьким енергоспоживанням, будучи авторами проектів по кохлеарним і мозковим імплантатів. За їх словами, паливний елемент на основі глюкози в поєднанні з електронікою з ультра-низьким енергоспоживанням дозволять мозковим і іншим імплантатів бути повністю автономними.
