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

  • 30. března  2015 v 16:00       rubrika: Technologie

    Japonská zeď proti vlnám tsunami

    Japonsko se chystá podél svého pobřeží vybudovat asi 400 kilometrů dlouhý a místy až přes 12 metrů vysoký systém ochranných zdí proti vlnám tsunami.

     
  • 27. března  2015 v 16:00       rubrika: Technologie

    Hacknutí izolovaného počítače pomocí monitoringu teploty

    Dokonce ani počítač, zcela elektronicky izolovaný od okolních počítačů a okolního světa, nemusí být zcela zabezpečen proti případnému zcizení dat, odposlouchávání či dokonce ovládnutí. Dokázali to izraelští odborníci...

     
  • 25. března  2015 v 17:00       rubrika: Technologie

    Kolektor vláhy

    Skupina zemědělských odborníků při etiopské lékařské univerzitě v městě Gondar vyvíjí způsoby, jak ulehčit tamním zemědělcům pěstování plodin v drsných pouštních nebo polopouštních podmínkách. Vytvořili důmyslný jednoduchý...

     
 

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

« »
Cestopis přírody s Jaroslavem Petrem - Foto: Vladimír Staněk

Chůze a běh

Jak chodí zvířata a lidé? 28. března

 
Cestopis mysli s Cyrilem Hőschlem - Foto: Vladimír Staněk

„Happy singles"

Kolik lidí žije dlouhodobě bez sexu? 21. března.

 
Nebeský cestopis s Jiřím Grygarem - Foto: Vladimír Staněk

Astronomové v oblacích

Vesmír z hor, balonů a letadel. 14. března

 
Pozemský cestopis s Václavem Cílkem - Foto: Vladimír Staněk

Britští excentrici, kteří změnili svět

Muži robinzonovského ducha. 7. března

 
Cestopis architektury se Zdeňkem Lukešem - Foto: Vladimír Staněk

Čtvrť honosných vil

První pražské vily v Bubenči. 18. února

 
Cestopis sítí s Josefem Šlerkou - Foto: Vladimír Staněk

Manipulované soukromí

Data nejen na sociálních sítích. 21. února

 

Laboratoř

« »
Natáčení pořadu Laboratoř na 28. března 2015 - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O antibiotiku v koňském trusu, vodě v mozku a druhohorním velemlokovi

Kde se vzalo antibiotikum v koňském trusu? Kolik vody máme v mozku? Co si zapamatujeme z reklamy? Kolik zubů měl druhohorní velemlok? Žije víc Keltů ve Skotsku nebo v Doudlebech?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 21. března 2015 - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O řasách a houbách v nás, krabím prapředkovi a topivu chameleonů

Proč nejsme geneticky úplně lidmi? Jak zastavit krvácení "umělou hmotou"? Co jedl dvoumetrový prapředek humrů, garnátů a krabů? Jak si chameleon dokáže při změně barvy zatopit? Proč nefunguje zázračný hormon na hubnutí?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 14. března 2015 - biolog Petr Jedelský a herečka Petra Špindlerová - Foto: Noemi Fingerlandová

Laboratoř: O živé a mrtvé vodě, vyvolávání vzpomínek a soli v ráně

Může být přesolené jídlo zdravé? Jak se ze živé vody stane mrtvá? Příběh o tom, kterak se našel tropický příbuzný ptáka lindušky. Co vědci zjistili o zvukové paměti potkanů? A jak vytvořit radostné vzpomínky?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 7. března 2015 - herec Jan Kraus - Foto: Khalil Baalbaki

Laboratoř: O hudbě pro kočku, zubu v oku a paměti čmeláků

Jak zní hudba pro kočku? K čemu je dobrý zub moudrosti? Jak slouží čmelákům paměť? Proč vítězí geny otců nad mateřskými? Jak se klíšťata brání proti mrazu?

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 28. února 2015 - herečka Martina Hudečková, biolog Pavel Stopka a jeho děti - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O železe v zubech bobrů, stěhování zlatého stafylokoka a evoluční výhodě většího těla

Jak pomáhá železo zpevňovat zuby bobrů? Co je na světě nejpevnější? Jak často se stěhuje zlatý stafylokok? Jak může jed pavouka pomoci řešit mužské problémy? Proč uživatelé marihuany nepoznají, že už nemají hlad? A proč...

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 21. února 2015 - herečka Petra Špindlerová - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O přizpůsobivé krakatici, účinnosti pelyňku, neznámé záři nad Marsem a lechtivých potkanech

Jak si krakatice přestavuje tělo? Proč surový pelyněk funguje proti malárii lépe než antimalarika? Odkud se vzal oblak plynu nad Marsem? Jak software odhalil tvář ženy Jindřicha VIII.? Proč vědce zajímá lechtivost potka...

 

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