Ученые усовершенствовали «сахарные батарейки»

Ученые Массачусетского технологического института (MIT) разработали элемент питания, который работает на том же «топливе», что и клетки человеческого организма — глюкозе. Эти элементы в будущем могут быть использованы для питания имплантатов спинного мозга, которые позволят парализованным пациентам снова двигать конечностями. Статья исследователей опубликована в журнале PLoS ONE.

Разработанные учеными элементы питания помещены на кремниевые пластины, к которым можно подсоединить остальные необходимые элементы электрической сети для работы внутри имплантата. Элементы питания вырабатывают электрический ток за счет электронов молекул глюкозы. Сама идея использования глюкозы в качестве «топлива» не нова: в 1970-х годах был создан водитель сердечного ритма (пейсмейкер), работающий на «сахарной батарейке». Однако эта разработка была вытеснена литиевыми батарейками, способными вырабатывать гораздо более мощный электрический ток в течение более длительного времени. К тому же, глюкозные элементы питания требовали участия слишком большого количества ферментов человеческого организма и были признаны непрактичными при длительном использовании.

Исследователи из MIT под руководством Рауля Сарпескара (Rahul Sarpeshkar), доцента электротехники и информатики, использовали ту же технологию, что и при производстве электронных чипов-полупроводников. Созданные ими «батарейки» не содержат биологических компонентов. Они состоят из платиновых катализаторов, поскольку платина хорошо зарекомендовала себя в качестве элемента, способного к длительной биосовместимости с человеческим организмом. Катализаторы ускоряют окисление молекул глюкозы, точно так же, как если бы это происходило в клетках, где действуют ферменты, расщепляющие глюкозу для получения АТФ, основного источника энергии для биохимических процессов. В итоге эти элементы питания могут генерировать несколько сотен микроватт — этого достаточно, чтобы питать неврологические имплантаты.

«Через несколько лет пациенты с травмами спинного мозга, получающие такие имплантаты в рамках стандартной медицинской помощи, станут обычным делом, — уверяет Бенджамин Рапопорт (Benjamin Rapoport), сотрудник лаборатории Сарпескара, один из авторов разработки. — Наши расчеты показывают, что всю необходимую для работы глюкозу эти элементы питания смогут получать из спинномозговой жидкости — в ней содержится большое количество глюкозы, которая не используется организмом. Также в спинномозговой жидкости очень мало клеток, поэтому риск того, что имплантанты могут вызвать сильный иммунный ответ, крайне низок».

Вопросы, ответы, комментарии