Asosiy takliflar
- MIT tadqiqotchilari tanangizdagi glyukoza yordamida ishlaydigan yangi quvvat hujayrasini ishlab chiqdilar.
- Hujayralar tibbiy asboblarni quvvatlantirishi va qulaylik uchun tanalariga elektron gadjetlarni joylashtiradigan odamlarga yordam berishi mumkin.
- Emplantatsiya qilinadigan qurilmalar bemorlarga ta'sirini kamaytirish uchun imkon qadar kichik bo'lishi kerak.
O'z tanangiz kelajakdagi gadjetlar uchun quvvat manbai bo'lishi mumkin.
MIT olimlari miniatyura implantlari va sensorlari uchun glyukoza bilan ishlaydigan yonilg'i xujayrasini ishlab chiqdilar. Qurilma inson sochining diametrining 1/100 qismini tashkil etadi va har kvadrat santimetr uchun taxminan 43 mikrovatt elektr energiyasi ishlab chiqaradi. Yoqilg'i xujayralari tibbiyotda foydali bo'lishi mumkin va qulaylik uchun o'z tanasiga elektron gadjetlarni joylashtiradigan kam sonli odamlar soni ortib bormoqda.
"Glyukoza yonilg'i xujayralari tanada mavjud bo'lgan yoqilg'i yordamida implantatsiya qilinadigan qurilmalarni quvvatlantirish uchun foydali bo'lishi mumkin", deb dizaynni o'zining doktorlik dissertatsiyasining bir qismi sifatida ishlab chiqqan Filipp Simons. tezis, dedi Lifewire elektron pochta intervyusida. "Masalan, biz glyukoza yonilg'i xujayrasini tana funksiyalarini o'lchaydigan yuqori darajada miniatyuralashtirilgan datchiklarni quvvatlantirish uchun ishlatishni nazarda tutamiz. Qandli diabet bilan og'rigan bemorlar uchun glyukoza monitoringi, yurak holatini kuzatish yoki o'simta evolyutsiyasini aniqlaydigan biomarkerlarni kuzatish haqida o'ylab ko'ring."
Kichik, lekin qudratli
Yangi yonilgʻi xujayrasini loyihalashda eng katta qiyinchilik yetarlicha kichik dizaynni yaratish edi, dedi Simons. Uning qoʻshimcha qilishicha, implantatsiya qilinadigan qurilmalar bemorlarga taʼsirini kamaytirish uchun imkon qadar kichik boʻlishi kerak.
"Hozirda batareyalar qanchalik kichik bo'lishi mumkinligi juda cheklangan: agar siz batareyani kichraytirsangiz, u qancha energiya bera olishini kamaytiradi", dedi Simons. “Biz inson sochidan 100 marta yupqaroq qurilma yordamida miniatyura datchiklarini quvvatlantirish uchun yetarli energiya bilan ta’minlashimiz mumkinligini ko‘rsatdik.”
Yonilgʻi xujayrasi qanchalik kichik ekanligini hisobga olsak, bir necha mikrometrga teng implantatsiya qilinadigan qurilmalarni tasavvur qilish mumkin.
Simons va uning hamkorlari yangi qurilmani elektr energiyasi ishlab chiqarishga qodir va Selsiy boʻyicha 600 darajagacha boʻlgan haroratga bardosh bera oladigan darajada mustahkam qilishlari kerak edi. Tibbiy implantda ishlatilsa, yonilg'i xujayrasi yuqori haroratli sterilizatsiya jarayonidan o'tishi kerak bo'ladi.
Yuqori issiqlikka bardosh bera oladigan materialni topish uchun tadqiqotchilar yuqori haroratlarda ham elektrokimyoviy xususiyatlarini saqlab qoladigan keramikaga murojaat qilishdi. Tadqiqotchilar yangi dizaynni ultra yupqa plyonkalar yoki qoplamalarga aylantirib, tanadagi glyukoza miqdoridan foydalangan holda passiv quvvat olish uchun implantlar atrofiga o‘rash mumkinligini taxmin qilmoqdalar.
Yangi yonilgʻi xujayrasi gʻoyasi 2016-yilda Simonsning dissertatsiya boʻyicha rahbari va MIT professori, keramika va elektrokimyoviy asboblarga ixtisoslashgan Jennifer L. M. Rupp homiladorlik paytida glyukoza tekshiruviga borganida paydo boʻlgan.
"Shifokorning kabinetida men shakar va elektrokimyo bilan nima qilish mumkinligini o'ylab, juda zerikkan elektrokimyogar edim", dedi Rupp matbuot relizida. "Keyin men glyukoza bilan ishlaydigan qattiq jismli qurilmaga ega bo'lish yaxshi ekanini angladim. Filipp bilan kofe ustida uchrashib, salfetkaga birinchi chizmalarni yozdik."
Glyukoza yoqilg'i xujayralari birinchi marta 1960-yillarda taqdim etilgan, ammo dastlabki modellar yumshoq polimerlarga asoslangan edi. Ushbu dastlabki yoqilg'i manbalari litiy-yodidli batareyalar bilan almashtirildi.
"Hozirgi kunga qadar batareyalar odatda yurak stimulyatori kabi implantatsiya qilinadigan qurilmalarni quvvatlantirish uchun ishlatiladi", dedi Simons. “Biroq, bu batareyalar oxir-oqibatda energiya tugaydi, ya'ni yurak stimulyatori muntazam ravishda almashtirilishi kerak. Bu aslida asoratlarning katta manbai."
Kelajak kichik va implantatsiya qilinadigan boʻlishi mumkin
Tana ichida cheksiz davom etishi mumkin boʻlgan yonilgʻi xujayrasi eritmasini izlashda jamoa glyukoza bilan oson reaksiyaga kirishuvchi barqaror material boʻlgan platinadan yasalgan anod va katodli elektrolitni sandviçlashdi.
Yangi glyukoza yonilgʻi xujayrasidagi materiallar turi uni tanaga qaerga joylashtirish boʻyicha moslashuvchanlikni taʼminlaydi. "Masalan, u ovqat hazm qilish tizimining korroziy muhitiga bardosh bera oladi, bu esa yangi sensorlar irritabiy ichak sindromi kabi surunkali kasalliklarni kuzatish imkonini beradi", dedi Simons.
Tadqiqotchilar hujayralarni kremniy gofretlarga joylashtirib, qurilmalarni umumiy yarimoʻtkazgichli material bilan bogʻlash mumkinligini koʻrsatdi. Keyin ular maxsus ishlab chiqarilgan sinov stantsiyasida har bir gofret ustiga glyukoza eritmasidan oqib o'tayotganda har bir hujayra tomonidan ishlab chiqarilgan oqimni o'lchashdi.
Advanced Materials jurnalida yaqinda chop etilgan natijalarga ko'ra, ko'plab hujayralar 80 millivoltlik cho'qqi kuchlanishini ishlab chiqargan. Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, bu glyukoza yoqilg'i xujayrasi dizaynidagi eng yuqori quvvat zichligi.
Glyukoza yonilgʻi xujayralari tanada mavjud boʻlgan yoqilgʻi yordamida implantatsiya qilinadigan qurilmalarni quvvatlantirish uchun foydali boʻlishi mumkin.
MIT jamoasi "implantatsiya qilingan sensorlar va ehtimol boshqa funktsiyalar uchun miniatyura quvvat manbalariga yangi yo'l ochdi", dedi Truls Norbi, Norvegiyadagi Oslo universitetining kimyo professori, bu ishga hissa qo'shmadi. - deyiladi xabarda. "Qo'llaniladigan keramika zaharli emas, arzon va tanadagi sharoitlarga ham, implantatsiyadan oldingi sterilizatsiya sharoitlariga ham eng kam ta'sir qilmaydi. Hozirgacha kontseptsiya va namoyish haqiqatan ham istiqbolli."
Simonsning ta'kidlashicha, yangi yonilg'i xujayralari kelajakda butunlay yangi qurilmalar sinfini ishga tushirishi mumkin. "Bizning yonilg'i xujayramiz qanchalik kichik ekanligini hisobga olsak, bir necha mikrometr kattalikdagi implantatsiya qilinadigan qurilmalarni tasavvur qilish mumkin", deya qo'shimcha qildi u. "Agar biz implantatsiya qilinadigan qurilmalar bilan alohida hujayralarga murojaat qilsak nima bo'ladi?"
