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

  • 17. dubna  2015 v 11:00       rubrika: Technologie

    Bioničtí mravenci a motýli

    Německá firma Festo tento týden předvedla na hannoverském veletrhu nově vyvinuté robotické analogie mravenců a motýlů. Kromě testování jejich individuálních pohybových a mechanických schopností jde v tomto projektu...

     
  • 15. dubna  2015 v 15:00       rubrika: Technologie

    Počítač o rozměru zrnka rýže

    Pracovníci Michiganské univerzity vytvořili pravděpodobně nejmenší počítač na světě, který se vejde do objemu o velikosti jednoho kubického milimetru a splňuje tak parametry pro tzv. chytrý prach. Pojmenovali ho Michigan...

     
  • 15. dubna  2015 v 10:00       rubrika: Technologie

    Nové biotechnologické způsoby produkce vodíku

    Výzkumníci z americké Virginské techniky vyvinuli způsob, jakým lze z odpadní biomasy při sklizni kukuřice s úspěchem a poměrně efektivně získávat vodík. Tým biologů z Missourské univerzity vědy a technologie zase objevil...

     
 

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

Nejbližší hvězda Slunce

Co o ní vůbec víme? 18. dubna

 
Cestopis evoluce s Markem Váchou - Foto: Vladimír Staněk

Evoluce virů

O původu virů ebola a HIV. 11.dubna

 
Cestopis hodnot s Tomášem Sedláčkem - Foto: Vladimír Staněk

Psychicky nemocná ekonomie...

Průniky ekonomie s psychiatrií. 4. dubna

 
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

 

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 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?

 
Jděte sbírat, já půjdu lovit. Za pár tisíc let se vědci budou hádat, co jsme jedli. - Foto:  Kateřina Bittmanová

Dávní lovci a sběrači měli lepší trávení než my

Vědci se museli projet kánoí po Amazonce, aby mohli zkoumat, co asi jedli dávní lovci a sběrači. K pokusům si vybrali peruánské indiány, kteří jedí podobně jako lidé ze starší doby kamenné - konzumují třeba opice, lenochody,...

 
Natáčení pořadu Laboratoř na 4. dubna 2015 - neurofyziolog František Vyskočil a herec Richard Trsťan - Foto: Marián Vojtek

Laboratoř: O velrybím křiku, depresích v nadmořských výškách a trávení v době kamenné

Jak velryby křičí při lovu? Je mozek opravdu složitý? Na co by si měli dát pozor horolezci? Jak se rodí velké zvíře? Proč nás zajímají bakterie dávných lovců a sběračů?

 
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?

 

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