Энергия из-под черепа: Питание мозга
Источником энергии служит глюкоза, растворенная в цереброспинальной жидкости— ее достаточно для того, чтобы генерировать несколько сотен микроватт энергии без какого-либо ущерба для мозга и организма в целом. Химическую энергию глюкозы в электрический потенциал превращают миниатюрные топливные элементы: прототипы имплантата имеют размеры 1 и 2 мм².
Пока что показана работоспособность прототипов не в самой цереброспинальной жидкости, а в имитирующем его солевом растворе. Глюкоза окисляется на поверхности покрытого катализатором (платиной) анода, выделяя ионы кислорода, которые на катоде превращается в воду. Углеродные нанотрубки, выстилающие катод, захватывают высвобождающиеся при этом электроны.
Теоретически, такая система может работать сколько угодно (пока смерть не прекратит снабжение мозга глюкозой и кислородом), десятилетиями — тогда как пока что имплантаты питаются от обычных аккумуляторов, нуждающихся в периодической замене, либо за счет беспроводной передачи энергии с использованием электромагнитной индукции, что требует регулярной «подпитки» от сложной внешней установки.
Рауль Сарпешкар (Rahul Sarpeshkar) и его коллеги, занимающиеся разработкой этого проекта, стараются всесторонне изучить возможности таких топливных ячеек прежде, чем приступить к испытаниям в реальных условиях. Так, показано, что они потребляют глюкозу на скорости от 2,8 до 28% от той, с которой запас этого сахара восполняется организмом. Достаточно низок и уровень потребления кислорода — все это говорит о том, что на снабжении мозга работа топливной ячейки сказаться не должна.
В будущем такие топливные ячейки могут активно использоваться медицинскими инженерами, которые с их помощью будут питать миниатюрные имплантаты, годами бесперебойно работающие в организме пациента. Пока же авторы готовят испытания на животных, а также пробуют совместить этот источник энергии с различными потребляющими ее микросхемами.
По сообщению MIT Technology Review