მთავარი წაღებები
- MIT-ის მკვლევარებმა შეიმუშავეს ახალი ენერგიის უჯრედი, რომელიც მუშაობს თქვენი სხეულის გლუკოზის გამოყენებით.
- უჯრედებს შეუძლიათ სამედიცინო მოწყობილობების კვება და დაეხმარონ ადამიანებს, რომლებიც მოხერხებულობისთვის ელექტრონულ გაჯეტებს ნერგავენ სხეულში.
- იმპლანტირებადი მოწყობილობები უნდა იყოს რაც შეიძლება პატარა, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს მათი გავლენა პაციენტებზე.
თქვენი სხეული შეიძლება იყოს ენერგიის წყარო მომავალი გაჯეტებისთვის.
MIT-ის მეცნიერებმა შეიმუშავეს გლუკოზაზე მომუშავე საწვავის უჯრედი, რომელსაც შეუძლია მინიატურული იმპლანტებისა და სენსორების საწვავი.მოწყობილობა ზომავს ადამიანის თმის დიამეტრის დაახლოებით 1/100-ს და გამოიმუშავებს დაახლოებით 43 მიკროვატს ელექტროენერგიის კვადრატულ სანტიმეტრზე. საწვავის უჯრედები შეიძლება სასარგებლო იყოს მედიცინაში და იმ მცირე, მაგრამ მზარდი რაოდენობის ადამიანთა რიცხვი, რომლებიც ელექტრონულ მოწყობილობებს ნერგავენ სხეულში მოხერხებულობისთვის.
"გლუკოზის საწვავის უჯრედები შეიძლება გახდეს გამოსადეგი იმპლანტირებადი მოწყობილობების დასამუშავებლად, სხეულში ადვილად ხელმისაწვდომი საწვავის გამოყენებით", - ფილიპ სიმონსმა, რომელმაც შეიმუშავა დიზაინი, როგორც მისი დოქტორის ნაწილი. დისერტაცია, განუცხადა Lifewire-ს ელექტრონული ფოსტის ინტერვიუში. "მაგალითად, ჩვენ წარმოვიდგენთ ჩვენი გლუკოზის საწვავის უჯრედის გამოყენებას უაღრესად მინიატურული სენსორების გასაზომად, რომლებიც ზომავენ სხეულის ფუნქციებს. იფიქრეთ გლუკოზის მონიტორინგზე დიაბეტის მქონე პაციენტებისთვის, გულის მდგომარეობის მონიტორინგი ან ბიომარკერების თვალყურის დევნება, რომლებიც განსაზღვრავენ სიმსივნის ევოლუციას."
პატარა, მაგრამ ძლიერი
ახალი საწვავის უჯრედის დიზაინის ყველაზე დიდი გამოწვევა იყო საკმარისად მცირე დიზაინის შექმნა, თქვა სიმონსმა. მან დაამატა, რომ იმპლანტირებადი მოწყობილობები უნდა იყოს რაც შეიძლება პატარა, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს მათი გავლენა პაციენტებზე.
"ამჟამად, ბატარეები ძალიან შეზღუდულია იმით, თუ რამდენად მცირეა ისინი შეიძლება გახდნენ: თუ თქვენ დააპატარებთ ბატარეას, ეს შეამცირებს ენერგიის მიწოდებას", - თქვა სიმონსმა. „ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ადამიანის თმაზე 100-ჯერ თხელი მოწყობილობით, ჩვენ შეგვიძლია მივაწოდოთ ენერგია, რომელიც საკმარისი იქნება მინიატურული სენსორების გასაძლიერებლად.“
თუ რამდენად პატარაა ჩვენი საწვავის უჯრედი, შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ იმპლანტირებული მოწყობილობები, რომლებიც მხოლოდ რამდენიმე მიკრომეტრია.
საიმონსსა და მის თანამშრომლებს უნდა გაეკეთებინათ ახალი მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება და საკმარისად გამძლე, რომ გაუძლოს 600 გრადუს ცელსიუსამდე ტემპერატურას. სამედიცინო იმპლანტაციაში გამოყენების შემთხვევაში, საწვავის უჯრედს უნდა გაიაროს მაღალი ტემპერატურის სტერილიზაციის პროცესი.
მასალის საპოვნელად, რომელიც გაუძლებს მაღალ სიცხეს, მკვლევარებმა მიმართეს კერამიკას, რომელიც ინარჩუნებს ელექტროქიმიურ თვისებებს მაღალ ტემპერატურაზეც კი. მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ ახალი დიზაინის დამზადება შესაძლებელია ულტრათხელ ფენებად ან საფარებად და იმპლანტანტების გარშემო შემოხვეული ელექტრონიკის პასიურად გასაძლიერებლად, სხეულის უხვი გლუკოზის მიწოდების გამოყენებით.
ახალი საწვავის უჯრედის იდეა გაჩნდა 2016 წელს, როდესაც ჯენიფერ ლ.მ. რუპი, Simons-ის დისერტაციის ხელმძღვანელი და MIT პროფესორი, რომელიც სპეციალიზირებულია კერამიკასა და ელექტროქიმიურ მოწყობილობებში, წავიდა გლუკოზის ტესტირებაზე ორსულობის დროს.
"ექიმის კაბინეტში მე ვიყავი ძალიან მოწყენილი ელექტროქიმიკოსი, ვფიქრობდი, რა შეგეძლო შაქართან და ელექტროქიმიასთან ერთად", - თქვა რუპმა საინფორმაციო გამოშვებაში. "მაშინ მივხვდი, რომ კარგი იქნებოდა გლუკოზაზე მომუშავე მყარი მდგომარეობის მოწყობილობა. მე და ფილიპი შევხვდით ყავაზე და ხელსახოცზე დავწერეთ პირველი ნახატები."
გლუკოზის საწვავის უჯრედები პირველად შემოიღეს 1960-იან წლებში, მაგრამ ადრეული მოდელები დაფუძნებული იყო რბილ პოლიმერებზე. საწვავის ეს ადრეული წყაროები შეიცვალა ლითიუმ-იოდიდის ბატარეებით.
"დღემდე ბატარეები ჩვეულებრივ გამოიყენება იმპლანტირებადი მოწყობილობების გასაძლიერებლად, როგორიცაა კარდიოსტიმულატორები", - თქვა სიმონსმა.”თუმცა, ამ ბატარეებს საბოლოოდ ამოიწურება ენერგია, რაც ნიშნავს, რომ კარდიოსტიმულატორი რეგულარულად უნდა შეიცვალოს.ეს რეალურად არის გართულებების უზარმაზარი წყარო."
მომავალი შეიძლება იყოს პატარა და იმპლანტირებადი
საწვავის უჯრედის ხსნარის ძიებაში, რომელიც შეიძლება გაგრძელდეს განუსაზღვრელი ვადით სხეულში, ჯგუფმა მოათავსა ელექტროლიტი ანოდით და პლატინისგან დამზადებული კათოდით, სტაბილური მასალა, რომელიც ადვილად რეაგირებს გლუკოზასთან.
მასალების ტიპი ახალ გლუკოზის საწვავის უჯრედში იძლევა მოქნილობას იმის მხრივ, თუ სად შეიძლება მისი იმპლანტაცია სხეულში. „მაგალითად, მას შეუძლია გაუძლოს საჭმლის მომნელებელი სისტემის კოროზიულ გარემოს, რაც საშუალებას მისცემს ახალ სენსორებს დააკვირდნენ ქრონიკულ დაავადებებს, როგორიცაა გაღიზიანებული ნაწლავის სინდრომი“, - თქვა სიმონმა.
მკვლევარებმა უჯრედები დააყენეს სილიკონის ვაფლებზე, რაც აჩვენა, რომ მოწყობილობები შეიძლება დაწყვილდეს საერთო ნახევარგამტარულ მასალასთან. შემდეგ მათ გაზომეს თითოეული უჯრედის მიერ წარმოქმნილი დენი, როდესაც ისინი ადიდებდნენ გლუკოზის ხსნარს თითოეულ ვაფლზე სპეციალურად შექმნილ საცდელ სადგურზე.
ბევრმა უჯრედმა წარმოქმნა პიკური ძაბვა დაახლოებით 80 მილივოლტი, შედეგების მიხედვით, რომელიც გამოქვეყნდა ბოლო სტატიაში ჟურნალ Advanced Materials-ში. მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ ეს არის გლუკოზის საწვავის უჯრედების დიზაინის ყველაზე მაღალი სიმჭიდროვე.
გლუკოზის საწვავის უჯრედები შეიძლება გახდეს გამოსადეგი იმპლანტირებადი მოწყობილობების გასაძლიერებლად, ორგანიზმში ადვილად ხელმისაწვდომი საწვავის გამოყენებით.
MIT-ის გუნდმა "გახსნა ახალი მარშრუტი მინიატურული ენერგიის წყაროებისკენ იმპლანტირებული სენსორებისთვის და შესაძლოა სხვა ფუნქციებისთვის", - ტრულს ნორბი, ნორვეგიის ოსლოს უნივერსიტეტის ქიმიის პროფესორი, რომელმაც არ შეუწყო ხელი მუშაობას. ნათქვამია საინფორმაციო გამოშვებაში. "გამოყენებული კერამიკა არის არატოქსიკური, იაფი და არანაკლებ ინერტული, როგორც ორგანიზმში არსებული პირობების, ასევე სტერილიზაციის პირობების მიმართ იმპლანტაციამდე. კონცეფცია და დემონსტრირება აქამდე ნამდვილად იმედისმომცემია."
Simons-მა თქვა, რომ ახალ საწვავის უჯრედებს შეუძლიათ მომავალში სრულიად ახალი კლასის მოწყობილობების ჩართვა. „იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენად მცირეა ჩვენი საწვავის უჯრედი, შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ იმპლანტირებული მოწყობილობები, რომლებიც მხოლოდ რამდენიმე მიკრომეტრია“, - დასძინა მან. "რა მოხდება, თუ ახლა ჩვენ შეგვიძლია მივმართოთ ცალკეულ უჯრედებს იმპლანტირებადი მოწყობილობებით?"
