Rövidesen a vérből termelnek áramot

2012.12.27. 9:29

A szívritmus-szabályozókat, inzulinpumpákat és egyéb beépített orvosi eszközöket a jövőben ugyanaz az energiaforrás táplálhatja majd, mint saját sejtjeinket.

A kutatók az 1960-as évek óta álmodnak a glükózzal hajtott implantátumokról, azonban az 1970-es években felfedezett lítiumion-elemek akkor gyorsabb és olcsóbb megoldást kínáltak. A lítiumelemek viszont mindmáig azzal a nem elhanyagolható hiányossággal küzdenek, hogy időnként - a mai pacemakerek esetében 5-15 évente - cserére szorulnak, ami ismételt műtétet tesz szükségessé. Léteznek ugyan próbálkozások újratölthető áramforrásokkal, ám ezek a bőrt átfúró, így a fertőzések számára utat nyitó vezetékeken keresztül csatlakoznak a külvilághoz.

A tudósok ezért igyekeznek visszatérni ahhoz az eredeti elgondoláshoz, mely szerint a legjobb lenne a beépített eszközöket a szervezetben mindenütt rendelkezésre álló cukorféleséggel, a glükózzal működtetni. Hogy a régi álom a megvalósulás közelébe juthatott, az több párhuzamos fejlesztés eredménye: egyrészről csökkent az implantátumok energiaigénye, másrészről nőtt a biológiai hajtóanyaggal működő elemek hatékonysága, és javult a szervezettel való összeférhetőségük.

Először 2003-ban mutattak be a Texasi Egyetem (Austin, USA) munkatársai egy szőlőlével hajtott parányi bioelemet. Azóta jó pár csoport állt elő különféle praktikus megoldásokkal.

A grenoble-i (Franciaország) Joseph Fourier Egyetem kutatócsoportja pár éve egy grafit-alapú, a szervezettel kompatibilis enzimeket tartalmazó biocellával rukkolt elő, amely - a korábbi változatokkal ellentétben - működéséhez nem kívánt testidegen, extrém módon savas környezetet. Az inggombnál kisebb és vékonyabb berendezést a dializáló tartályok anyagához hasonló féligáteresztő hártyával burkolták, amely a glükózt mint kismolekulát beengedi, miközben az enzimeket nem hagyja kiszökni. Egy 2010-es patkánykísérletben a berendezés sikerrel állított elő 11 napon át 1,8 mikrowattnyi energiát pusztán a szöveti folyadékból kivont glükóz segítségével.

2012-ben még közelebb kerültek a piaci forgalmazáshoz a vércukorral hajtott áramforrások azáltal, hogy a Massachusetts Institute of Technology (Boston, Egyesült Államok) mérnökei Rahul Sarpeshkarral az élükön integrált áramkör formájában szilikon-chipre építették a bioelemet. A félvezetők esetében jól bevált gyártási technológia jelentősen csökkenti a készülék előállításának költségeit. Bár az apró elem platinaelektródjai nem irritálják a szervezetet és nem korrodálódnak, a szervezetből való kilökődés veszélye még mindig a legnagyobb kihívás a fejlesztők számára - még úgy is, hogy Sarpeshkarék az áramforrást az agy-gerincvelői folyadékban helyeznék el, ahol korlátlanul elérhető a glükóz, viszont az immunrendszer sejtjei csak elvétve járőröznek - olvasható a Scientific American összeállításában.

KAPCSOLÓDÓ CIKK