Neurální implantáty a cukr

Největší z glukózových palivových článků s hranou 64 nanometrů - Foto:  MIT,  Sarpeshkar Lab

Největší z glukózových palivových článků s hranou 64 nanometrůFoto:  MIT, Sarpeshkar Lab

Problém napájení tělních implantátů má „jednoduché“ řešení. Stačí je napájet z těla pacienta.

Napájení lékařských implantátů umístěných v těle představuje velký problém. Ten vyřešíme ve chvíli, kdy se tyto elektronické implantáty budou umět „živit“ ze stejného zdroje jako buňky. Lidské buňky přitom získávají energii z jednoduchého cukru glukózy, která se nachází v tělních tekutinách. Na Massachussettském technologickém institutu v tomto směru udělali velký pokrok. 

Místo mitochondrií palivové články 

Jejich cílem bylo vytvoření energeticky naprosto soběstačných neurálních implantátů. Řada z nich pomáhá paralyzovaným pacientům při pohybu končetin. Nutnou podmínkou funkce implantátů je sledování komunikace v mozkových buňkách a to vyžaduje stálý přísun energie. Před vědci stojí otázka, zda je možné elektroniku napájet pomocí integrovaných palivových mikročlánků, které budou syceny glukózou z mozkomíšního moku. Inženýři z MIT nyní testují, zda bude možné palivové články zabudovat přímo do struktury křemíkového mikročipu. 

Buňky v principu žijí z energie elektronů, které jsou v glukóze obsaženy. Využívají ji ke tvorbě speciální chemické sloučeniny (ATP, adenosin trifosfát), která transportuje energii přímo na místa určení. Tato sloučenina vzniká v buněčných mitochondriích. V případě malých neurálních implantátů budou v roli mitochondrií palivové mikročlánky, které využijí energii elektronů na výrobu slabého elektrického proudu. Elektrický výkon se v tomto případě pohybuje v oblasti stovek mikrowattů. 

Mikročip s nanosoučástkami 

Součástí navrhovaného mikročlánku je např. platinová nanoanoda, která oxiduje molekuly glukózy, a nanokatoda vyrobená z jednostěnných uhlíkových nanotrubiček. Na ní se zase kyslík chemicky redukuje na vodu. Aby prostřednictvím těchto dvou komponent nedošlo ke zkratování obvodu, jsou od sebe katoda a anoda odděleny – anoda je odstíněna, zatímco katoda je vystavena prostředí těla. 

Tento výzkum je zatím ve stadiu modelů a prototypů, ale výzkumníci předpokládají, že tato koncepce je realistická. Jedním z argumentů je fakt, že se nepředpokládá imunitní reakce při kontaktu mikroelektronického zařízení s mozkomíšním mokem. Ten totiž neobsahuje buňky imunitního systému. 

Zdroje: Popular Science, PhysOrg, MIT, PLOS One 

Autor:  Pavel Vachtl
Pořad: Nula-jednička  |  Stanice: ČRo Leonardo
Čas vysílání: Pořad jsme vysílali do 28. února 2013.  
 

Nové články v rubrice

 

Diskuse

Český rozhlas si váží názoru posluchačů a má zájem o korektně vedenou diskusi. Vyhrazuje si proto právo skrýt příspěvky, které odporují dobrým mravům, jsou xenofobní, porušují platné zákony, poškozují dobré jméno Českého rozhlasu, nebo mají reklamní charakter.

Návod na použití diskusního systému DISQUS naleznete zde.

 
tyto komentáře používají systém Disqus

Leonardo Plus

« »
Nebeský cestopis s Jiřím Grygarem - Foto: Vladimír Staněk

Sonda u bývalé planety přináší první objevy

Pluto pod drobnohledem. 28. srpna

 
Pozemský cestopis s Václavem Cílkem - Foto: Vladimír Staněk

Britští excentrici, kteří změnili svět

Muži robinzonovského ducha. 22. srpna

 
Cestopis architektury se Zdeňkem Lukešem - Foto: Vladimír Staněk

Vily pražské Ořechovky

Luxus a avantgarda. 15. srpna

 
Cestopis sítí s Josefem Šlerkou - Foto: Vladimír Staněk

Čas jako univerzální platidlo na internetu

Jak rychlý musí být internet? 8. srpna

 
Cestopis evoluce s Markem Váchou - Foto: Vladimír Staněk

Co čeká naši planetu v blízké budoucnosti

Zachráníme život na Zemi? 1. srpna

 
Cestopis přírody s Jaroslavem Petrem - Foto: Vladimír Staněk

Lidé a včely spolu miliony let

Včely jako inspirace. 25. července

 

Laboratoř

« »
Natáčení pořadu Laboratoř na 18. dubna 2015 - herec Kajetán Písařovic - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O vepřovém pro upíry, varování před zemětřesením a o vysokých mužích

Co jedí upíři k večeři? Jak nás může GPS varovat před zemětřesením? Má dědičnost vliv na sexuální delikty? Na co jsou kardiologům pavoučí sítě? Který národ je nejvyšší na planetě?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 22. srpna 2015 - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O odvozu nektaru, vlivu hluku na chuť k jídlu a obraně proti psímu kousnutí

Jak se včelám cestuje s nadměrným nákladem? Jak hluk ovlivňuje naši chuť k jídlu? Proč je dobré nakazit mouchu? Co kvetlo v juře? A jak se vyhnout psímu kousnutí?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 11. dubna - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O velbloudovi u Vídně, kompasu v mozku slepých myší a mravenčích kosmonautech

Kde se vzala kostra velblouda u Vídně? Jak se orientovaly slepé myši s kompasem v mozku? Opravdu jsou vejce nezdravá? Jak se v kosmu chová mravenec? Co má dělat gepard, aby ho nebolelo břicho?

 
Zoolog Evžen Kůs - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O dinokuřeti, přátelství hyen a hře na schovávanou pro nigerijské kozy

K čemu se hodí kuře s dinosauřím zobákem? Co vám poví genetik o ranním vstávání? Proč mají hyeny neprávem špatnou pověst? Jak se dá hrát s nigerijskými kozami na schovávanou? Lehli byste si na pláž z rybího trusu?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 1. srpna 2015 - imunolog Jan Černý - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O přednosti v kohoutím kokrhání, kráse ledu a havraní chytrosti

Který kohout ráno kokrhá první? Čím klimatické změny ohrožují čmeláky? Co jsou ledové vlasy? Proč úzkostliví více uklízejí? V čem spočívá chytrost krkavcovitých ptáků?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 25. července 2015 - herečka Valérie Zawadská - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O genu pro alkoholismus, četbě ohořelého svitku z Izraele a vraku lodi z americké revoluce

Jak číst z ohořelého svitku z doby bronzové? Máme sklon k alkoholismu v genech? Jak souvisí sucho a počet narozených koťat? Jak lze léčit myší hluchotu? Co odhalil vrak obchodní lodi z americké revoluce?

 

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2015 Český rozhlas