Негизги алып салуулар
- MIT изилдөөчүлөрү денеңиздеги глюкозаны колдонуу менен иштеген жаңы энергия клеткасын ойлоп табышты.
- Клеткалар медициналык аппараттарды кубаттап, денесине электрондук гаджеттерди имплантациялаган адамдарга ыңгайлуу болушу үчүн жардам бере алат.
- Имплантациялык аппараттар бейтаптарга тийгизген таасирин азайтуу үчүн мүмкүн болушунча кичине болушу керек.
Өзүңүздүн денеңиз келечектеги гаджеттерге энергия булагы болушу мүмкүн.
MIT окумуштуулары миниатюралык импланттарды жана сенсорлорду иштете турган глюкоза менен иштеген күйүүчү май клеткасын иштеп чыгышты. Аппарат адамдын чачынын диаметринин 1/100үн түзөт жана бир чарчы сантиметрге 43 микроватт электр энергиясын иштеп чыгат. Күйүүчү май клеткалары медицинада жана ынгайлуу болуу үчүн денесине электрондук гаджеттерди имплантациялаган адамдардын саны аз, бирок өсүп жаткан адамдар үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.
"Глюкоза күйүүчү май клеткалары денеде оңой бар күйүүчү май аркылуу имплантациялануучу түзүлүштөрдү иштетүү үчүн пайдалуу боло алат", - дейт Филипп Симонс, дизайнды Ph. D. тезис, Lifewire электрондук маегинде билдирди. "Мисалы, биз глюкоза күйүүчү клеткабызды дененин функцияларын өлчөөчү өтө кичирейтилген сенсорлорду иштетүү үчүн колдонобуз деп ойлойбуз. Диабет менен ооруган бейтаптар үчүн глюкозага мониторинг жүргүзүү, жүрөк абалына мониторинг жүргүзүү же шишиктин эволюциясын аныктаган биомаркерлерге көз салуу жөнүндө ойлонуп көрүңүз."
Кичинекей, бирок күчтүү
Жаңы күйүүчү май клеткасын долбоорлоодогу эң чоң кыйынчылык жетишерлик кичинекей дизайнды ойлоп табуу болду, деди Симонс. Ал кошумчалагандай, имплантациялануучу аппараттар бейтаптарга тийгизген таасирин азайтуу үчүн мүмкүн болушунча кичине болушу керек.
"Учурда батарейкалар канчалык кичинекей боло аларында өтө чектелген: эгер сиз батарейканы кичирейтсеңиз, ал канча энергия бере алаарын азайтат, - деди Симонс. "Биз адамдын чачынан 100 эсе жука болгон аппарат менен миниатюралык сенсорлорду иштетүү үчүн жетиштүү энергия бере аларыбызды көрсөттүк."
Отун клеткабыз канчалык кичинекей экенин эске алсак, бир нече микрометрге жеткен имплантациялык түзүлүштөрдү элестетүүгө болот.
Симонс жана анын кызматташтары жаңы аппаратты электр энергиясын өндүрүүгө жөндөмдүү жана 600 градус Цельсийге чейинки температурага туруштук бере ала тургандай кылып жасашы керек болчу. Медициналык имплантта колдонулса, күйүүчү май клеткасы жогорку температурадагы стерилдөө процессинен өтүшү керек.
Жогорку ысыкка туруштук бере ала турган материалды табуу үчүн изилдөөчүлөр жогорку температурада да өзүнүн электрохимиялык касиеттерин сактаган керамикага кайрылышкан. Окумуштуулар жаңы дизайнды өтө ичке пленкаларга же каптамаларга жасап, денедеги глюкозанын мол запасын пайдаланып, электроникага пассивдүү түрдө кубат берүү үчүн импланттардын айланасына оролгон болушу мүмкүн деп ойлошот.
Жаңы күйүүчү май клеткасынын идеясы 2016-жылы Симонстун диссертациясынын жетекчиси жана MIT профессору, керамика жана электрохимиялык аппараттар боюнча адистешкен Женнифер Л. М. Рупп кош бойлуу кезинде глюкозаны текшерүүгө барганда пайда болгон.
"Дарыгердин кабинетинде мен кант жана электрохимия менен эмне кылса болот деп ойлоп, абдан зериккен электрохимик болчумун" деди Рупп пресс-релизинде. "Андан кийин глюкоза менен иштеген катуу дене түзүлүшүнүн жакшы болорун түшүндүм. Анан Филипп экөөбүз кофе үстүндө жолугуп, алгачкы чиймелерди салфеткага жаздык."
Глюкоза отун клеткалары биринчи жолу 1960-жылдары киргизилген, бирок алгачкы моделдер жумшак полимерлерге негизделген. Бул алгачкы отун булактары литий-йодиддик батарейкалар менен алмаштырылган.
"Бүгүнкү күнгө чейин батарейкалар, адатта, кардиостимулятор сыяктуу имплантациялык түзүлүштөрдү кубаттоо үчүн колдонулат", - деди Симонс. «Бирок, бул батареялардын энергиясы түгөнүп калат, демек, кардиостимуляторду үзгүлтүксүз алмаштыруу керек. Бул чындыгында кыйынчылыктардын чоң булагы."
Келечек кичинекей жана имплантацияланууга мүмкүн
Дененин ичинде чексиз иштей турган күйүүчү май клеткасынын эритмесин издөөдө топ глюкоза менен оңой реакцияга кирген туруктуу материал болгон платинадан жасалган анод жана катоду бар электролитти сэндвичке салды.
Жаңы глюкоза күйүүчү клеткадагы материалдардын түрү аны денеге кайсы жерге имплантациялоо мүмкүнчүлүгүн берет. "Мисалы, ал тамак сиңирүү системасынын коррозиялык чөйрөсүнө туруштук бере алат, бул жаңы сенсорлор дүүлүккөн ичеги синдрому сыяктуу өнөкөт ооруларды көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет" деди Симонс.
Окумуштуулар клеткаларды кремний пластинкаларына салып, аппараттар жалпы жарым өткөргүч материал менен жупталышы мүмкүн экенин көрсөтүштү. Андан соң алар атайын даярдалган сыноо станциясында глюкоза эритмени ар бир пластинкага агып жатканда, ар бир клетка чыгарган токту өлчөштү.
Advanced Materials журналында жакында жарыяланган жыйынтыктарга ылайык, көптөгөн клеткалар 80 милливольттун эң жогорку чыңалуусун чыгарышкан. Окумуштуулардын айтымында, бул глюкоза күйүүчү май клеткаларынын конструкцияларынын эң жогорку кубаттуулугу.
Глюкоза күйүүчү май клеткалары денеде оңой жеткиликтүү күйүүчү май аркылуу имплантациялануучу түзмөктөрдү иштетүү үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.
MIT командасы "имплантацияланган сенсорлор жана балким башка функциялар үчүн миниатюралык энергия булактарына жаңы жол ачты", - деп Норвегиядагы Осло университетинин химия профессору Трулс Норби ишке салым кошкон эмес. деп айтылат маалыматта. "Колдонулган керамика уулуу эмес, арзан жана организмдеги шарттарга да, имплантацияга чейинки стерилизация шарттарына да эң аз инерттүү эмес. Азырынча концепция жана демонстрация чындап эле келечектүү."
Симонс жаңы күйүүчү май клеткалары келечекте түзмөктөрдүн таптакыр жаңы класстарын иштете аларын айтты. "Биздин күйүүчү май клеткасынын канчалык кичинекей экенин эске алсак, бир нече микрометр чоңдуктагы имплантациялык түзүлүштөрдү элестетүүгө болот", - деп кошумчалады ал. "Эгер биз жеке клеткаларды имплантациялоочу аппараттар менен дарыласакчы?"
