En ny enhet som kan ge energi till vissa medicinska implantat utvecklades av forskare från USA. Ett kisel-platinabaserat chip som passar in i en persons huvud genererar elektricitet från glukos.
Det är känt att allt nytt är väl glömt gammalt: tanken att använda glukos som källa till elektrisk energi är inte ny. Redan på 1970-talet visade experter att du kan”mata” pacemakers med glukos. Denna utveckling övergavs dock till förmån för mer kraftfulla litiumjonbatterier.
Samtidigt är glukos en energikälla för levande varelser. I människokroppen leder nedbrytningen av kolhydrater till dess bildning.
Omvandlingen av glukos till energi för celler sker under glykolys. I detta fall sker splittringen av glukos och bildandet av nukleotiden adenosintrifosfat (eller ATP), en universell energikälla för alla biokemiska processer som förekommer i levande system.
För att använda denna nästan obegränsade energi i människokroppen till förmån för implantat har forskare från USA skapat ett kiselbaserat halvledarelektroniskt chip.
Det använde inte organiska komponenter: chipet består av en platinakatalysator som tar bort elektroner från atomerna som utgör glukosmolekylen och därmed efterliknar aktiviteten hos cellulära enzymer som bryter ner glukos för att producera ATP.
Chipet kan leverera upp till 180 microwatt. Detta, enligt utvecklarna, är tillräckligt för att driva implantat med extremt låg energi.
”Det kommer snart att bli vanligt att installera implantat för personer med ryggmärgsskador. I sådana fall behöver vi en enhet som vi har uppfunnit för att generera energi, säger en av författarna till studien, Benjamin Rapoport, som arbetar som en del av det gemensamma Harvard-MIT-programmet för utveckling av hälsovetenskap och teknik (Health Sciences and Technology Program). Chipet gör det möjligt för patienter att flytta sina armar och ben igen.
Kampanjvideo:
Den troliga platsen för chipimplantation är det så kallade subaraknoidala utrymmet. Detta är håligheten mellan hjärnhinnorna fyllda med cerebrospinalvätska (CSF).
CSF ger en lämplig miljö för implanterbara bränsleceller. Först förväntas ett minimalt immunsvar från kroppen. För det andra innehåller den hundratals gånger mindre protein än till exempel i blodet, därför är det mindre troligt att chipet blir bevuxet med vävnad. För det tredje finns det en tillräcklig nivå av glukos i cerebrospinalvätskan.
Implantatets säkerhet har verifierats av forskare i beräkningar av glukosförbrukning och syrebalansanalys. Således var den uppskattade andelen glukos som användes från 2,8 till 28% av den periodiskt förnyade mängden, vilket inte skulle orsaka biverkningar.
Enligt forskarna har chipet ännu inte testats på djur och människor, men detta utvecklingsstadium ligger i forskarnas omedelbara planer.
En artikel i tidningen PLoS ONE berättar mer om chipet.
