Հիմնական տանողներ
- MIT-ի հետազոտողները մշակել են նոր ուժային բջիջ, որն աշխատում է ձեր մարմնի գլյուկոզայի միջոցով:
- Բջիջները կարող են սնուցել բժշկական սարքերը և օգնել մարդկանց, ովքեր իրենց մարմնում էլեկտրոնային սարքեր են տեղադրում հարմարության համար:
- Իմպլանտացվող սարքերը պետք է լինեն հնարավորինս փոքր՝ հիվանդների վրա դրանց ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար:
Ձեր սեփական մարմինը կարող է էներգիայի աղբյուր լինել ապագա գաջեթների համար:
MIT-ի գիտնականները մշակել են գլյուկոզայով աշխատող վառելիքի բջիջ, որը կարող է վառել մանրանկարչության իմպլանտներն ու սենսորները:Սարքը չափում է մարդու մազի տրամագծի մոտ 1/100-ը և արտադրում է մոտ 43 միկրովտ էլեկտրաէներգիա մեկ քառակուսի սանտիմետրում: Վառելիքի բջիջները կարող են օգտակար լինել բժշկության մեջ և փոքր, բայց աճող մարդկանց թիվը, ովքեր իրենց մարմնում տեղադրում են էլեկտրոնային սարքեր՝ հարմարության համար:
«Գլյուկոզայի վառելիքի բջիջները կարող են օգտակար դառնալ իմպլանտացվող սարքերի սնուցման համար՝ օգտագործելով մարմնում հեշտությամբ հասանելի վառելիքը», - Ֆիլիպ Սայմոնսը, ով մշակել է դիզայնը որպես իր Ph. D.-ի մաս: թեզը, ասել է Lifewire-ը էլեկտրոնային փոստով տված հարցազրույցում: «Օրինակ, մենք նախատեսում ենք օգտագործել մեր գլյուկոզայի վառելիքի բջիջը բարձր մանրացված սենսորների սնուցման համար, որոնք չափում են մարմնի գործառույթները: Մտածեք շաքարային դիաբետով հիվանդների համար գլյուկոզայի մոնիտորինգը, սրտի հիվանդությունների մոնիտորինգը կամ ուռուցքի էվոլյուցիան բացահայտող կենսամարկերների հետևելը»::
Փոքրիկ բայց Հզոր
Նոր վառելիքի բջիջների նախագծման ամենամեծ մարտահրավերը բավականին փոքր դիզայնի ստեղծումն էր, ասում է Սայմոնսը: Նա հավելեց, որ իմպլանտացվող սարքերը պետք է լինեն հնարավորինս փոքր՝ հիվանդների վրա դրանց ազդեցությունը նվազագույնի հասցնելու համար։
«Ներկայումս մարտկոցները շատ սահմանափակ են այն առումով, թե որքան փոքր կարող են դառնալ. եթե դուք փոքրացնում եք մարտկոցը, դա նվազեցնում է այն էներգիան, որը այն կարող է ապահովել», - ասաց Սայմոնսը: «Մենք ցույց ենք տվել, որ սարքի միջոցով, որը 100 անգամ ավելի բարակ է, քան մարդու մազը, մենք կարող ենք էներգիա ապահովել, որը կբավարարի մանրանկարչության սենսորների սնուցման համար»:
Հաշվի առնելով, թե որքան փոքր է մեր վառելիքի բջիջը, կարելի է պատկերացնել իմպլանտավորվող սարքեր, որոնք ունեն ընդամենը մի քանի միկրոմետր:
Սայմոնսը և նրա գործընկերները ստիպված էին նոր սարքը դարձնել էլեկտրաէներգիա արտադրելու ունակ և բավականաչափ ամուր՝ դիմակայելու մինչև 600 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանին: Բժշկական իմպլանտում օգտագործելու դեպքում վառելիքի բջիջը պետք է անցնի բարձր ջերմաստիճանի ստերիլիզացման գործընթաց։
Որպեսզի գտնել նյութ, որը կարող է դիմակայել բարձր ջերմությանը, հետազոտողները դիմել են կերամիկայի, որը պահպանում է իր էլեկտրաքիմիական հատկությունները նույնիսկ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Հետազոտողները ենթադրում են, որ նոր դիզայնը կարող է վերածվել գերբարակ թաղանթների կամ ծածկույթների և փաթաթվել իմպլանտների շուրջ՝ էլեկտրոնիկան պասիվորեն սնուցելու համար՝ օգտագործելով մարմնի առատ գլյուկոզայի մատակարարումը:
Նոր վառելիքային մարտկոցի գաղափարը ծագել է 2016 թվականին, երբ Ջենիֆեր Լ. Մ. Ռուփը, Սայմոնսի թեզի ղեկավար և MIT պրոֆեսոր, ով մասնագիտացած է կերամիկայի և էլեկտրաքիմիական սարքերի մեջ, հղիության ընթացքում գնացել է գլյուկոզայի թեստ։։
«Բժշկի կաբինետում ես շատ ձանձրացած էլեկտրաքիմիկոս էի և մտածում էի, թե ինչ կարող ես անել շաքարավազի և էլեկտրաքիմիայի հետ», - ասաց Ռուփը մամուլի հաղորդագրության մեջ: «Այնուհետև ես հասկացա, որ լավ կլիներ ունենալ պինդ վիճակում գլյուկոզայով աշխատող սարք: Եվ ես և Ֆիլիպը հանդիպեցինք սուրճի մոտ և անձեռոցիկի վրա գրեցինք առաջին նկարները»:
Գլյուկոզայի վառելիքի բջիջներն առաջին անգամ ներկայացվել են 1960-ականներին, սակայն վաղ մոդելները հիմնված էին փափուկ պոլիմերների վրա: Վառելիքի այս վաղ աղբյուրները փոխարինվեցին լիթիում-յոդիդի մարտկոցներով։
«Մինչ օրս մարտկոցները սովորաբար օգտագործվում են իմպլանտացվող սարքերը սնուցելու համար, ինչպիսիք են սրտի ռիթմավարները», - ասաց Սայմոնսը: «Սակայն, ի վերջո, այս մարտկոցները կսպառվեն էներգիայից, ինչը նշանակում է, որ սրտի ռիթմավարը պետք է պարբերաբար փոխարինվի:Սա իրականում բարդությունների հսկայական աղբյուր է»:
Ապագան կարող է լինել փոքր և փոխպատվաստելի
Վառելիքի բջիջների լուծույթի որոնումների ժամանակ, որը կարող է անվերջ մնալ մարմնի ներսում, թիմը էլեկտրոլիտի վրա տեղադրեց պլատինից պատրաստված անոդ և կաթոդ՝ կայուն նյութ, որը հեշտությամբ փոխազդում է գլյուկոզայի հետ::
Նյութերի տեսակը նոր գլյուկոզայի վառելիքի բջիջում թույլ է տալիս ճկունություն այն առումով, թե որտեղ կարելի է այն տեղադրել մարմնում: «Օրինակ, այն կարող է դիմակայել մարսողական համակարգի քայքայիչ միջավայրին, ինչը կարող է թույլ տալ նոր սենսորների մոնիտորինգի ենթարկել քրոնիկական հիվանդությունները, ինչպիսիք են գրգռված աղիքի համախտանիշը», - ասաց Սայմոնսը:
Հետազոտողները բջիջները դրեցին սիլիկոնային վաֆլիների վրա՝ ցույց տալով, որ սարքերը կարող են զուգակցվել ընդհանուր կիսահաղորդչային նյութի հետ: Այնուհետև նրանք չափեցին յուրաքանչյուր բջջի արտադրած հոսանքը, երբ նրանք գլյուկոզայի լուծույթ էին հոսում յուրաքանչյուր վաֆլի վրա հատուկ պատրաստված փորձարկման կայանի վրա:
Շատ բջիջներ արտադրել են մոտ 80 միլիվոլտ լարման գագաթնակետ, համաձայն Advanced Materials ամսագրում հրապարակված վերջին աշխատության արդյունքների: Հետազոտողները պնդում են, որ սա ամենաբարձր հզորության խտությունն է գլյուկոզայի վառելիքային բջիջների ցանկացած ձևավորման մեջ:
Գլյուկոզային վառելիքի բջիջները կարող են օգտակար լինել իմպլանտացվող սարքերի սնուցման համար՝ օգտագործելով մարմնում հեշտությամբ հասանելի վառելիքը:
MIT-ի թիմը «բացել է նոր ուղի դեպի մանր էներգիայի աղբյուրներ՝ իմպլանտացված սենսորների և, հնարավոր է, այլ գործառույթների համար», - ասել է Նորվեգիայի Օսլոյի համալսարանի քիմիայի պրոֆեսոր Թրուլս Նորբին, ով չի նպաստել աշխատանքին, ասված է լրատվական հաղորդագրության մեջ։ «Օգտագործված կերամիկաները ոչ թունավոր են, էժան և ոչ ամենափոքր իներտ՝ ինչպես մարմնի պայմանների, այնպես էլ ստերիլիզացման պայմանների նկատմամբ՝ նախքան իմպլանտացիան: Հայեցակարգը և ցուցադրումը մինչ այժմ իսկապես խոստումնալից են»:
Սայմոնսն ասաց, որ նոր վառելիքի բջիջները կարող են ապագայում թույլ տալ բոլորովին նոր դասի սարքեր: «Հաշվի առնելով, թե որքան փոքր է մեր վառելիքի բջիջը, կարելի է պատկերացնել իմպլանտավորվող սարքեր, որոնք ընդամենը մի քանի միկրոմետր են», - ավելացրեց նա: «Ի՞նչ կլիներ, եթե մենք այժմ կարողանայինք առանձին բջիջներին անդրադառնալ իմպլանտացվող սարքերով»:
