Amerikas Savienoto Valstu zinātnieki izstrādāja jaunu ierīci, kas spēj nodrošināt enerģiju dažiem medicīnas implantiem. Silīcija-platīna mikroshēma, kas iederas cilvēka galvā, no glikozes ražos elektrību.
Ir zināms, ka viss jaunais ir labi aizmirsts par veco: ideja par glikozes izmantošanu kā elektroenerģijas avotu nav jauna. Vēl pagājušā gadsimta 70. gados eksperti pierādīja, ka elektrokardiostimulatorus var “barot” ar glikozi. Tomēr šī attīstība tika atteikta par labu jaudīgākām litija jonu baterijām.
Tikmēr glikoze ir enerģijas avots dzīvām būtnēm. Cilvēka ķermenī ogļhidrātu sadalīšanās noved pie tā veidošanās.
Glikozes pārveidošana par enerģiju šūnām notiek glikolīzes laikā. Šajā gadījumā notiek glikozes sadalīšana un nukleotīda adenozīna trifosfāta (vai ATP) veidošanās, kas ir universāls enerģijas avots visiem bioķīmiskajiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās.
Lai izmantotu šo gandrīz neierobežoto cilvēka ķermeņa enerģiju implantu labā, zinātnieki no Amerikas Savienotajām Valstīm ir izveidojuši pusvadītāju elektronisko mikroshēmu uz silīcija bāzes.
Tajā netika izmantoti organiski komponenti: mikroshēma sastāv no platīna katalizatora, kas noņem elektronus no atomiem, kas veido glikozes molekulu, tādējādi atdarinot šūnu enzīmu aktivitāti, kas noārda glikozi, lai iegūtu ATP.
Mikroshēma var piegādāt līdz 180 mikrovatiem. Tas, pēc izstrādātāju domām, ir pietiekams, lai darbinātu ļoti zemas enerģijas implantus.
„Implanti drīz kļūs par ikdienu cilvēkiem ar muguras smadzeņu traumām. Šādos gadījumos mums būs nepieciešama ierīce, kuru esam izgudrojuši enerģijas ražošanai, saka viens no pētījuma autoriem Bendžamins Rapoports, kurš darbojas kā daļa no Hārvardas un Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta veselības zinātņu un tehnoloģiju programmas. Mikroshēma ļaus pacientiem atkal pārvietot rokas un kājas.
Reklāmas video:
Iespējamā mikroshēmas implantācijas vieta ir tā sauktā subarahnoidālā telpa. Šī ir dobums starp smadzeņu apvalkiem, kas piepildīti ar cerebrospinālajiem šķidrumiem (CSF).
CSF nodrošina piemērotu vidi implantējamām degvielas šūnām. Pirmkārt, ir sagaidāma minimāla ķermeņa imūnā atbilde. Otrkārt, tas satur simtiem reižu mazāk olbaltumvielu nekā, piemēram, asinīs, tāpēc maz ticams, ka mikroshēma aizaugs ar audiem. Treškārt, cerebrospinālajā šķidrumā ir pietiekams glikozes līmenis.
Implanta drošību zinātnieki ir pārbaudījuši glikozes patēriņa aprēķinos un skābekļa līdzsvara analīzē. Tādējādi aprēķinātā izmantotās glikozes proporcija bija no 2,8 līdz 28% no periodiski atjaunotā daudzuma, kam nevajadzētu izraisīt blakusparādības.
Pēc pētnieku domām, mikroshēma vēl nav testēta ar dzīvniekiem un cilvēkiem, taču šis attīstības posms ir tūlītējos zinātnieku plānos.
Raksts žurnālā PLoS ONE stāsta vairāk par mikroshēmu.