2024 Autor: Adelina Croftoon | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 02:03
Wissenschaftler aus den USA haben ein neues Gerät entwickelt, das einige medizinische Implantate mit Energie versorgen kann. Ein Chip auf Silizium-Platin-Basis, der in den Kopf einer Person passt, erzeugt Strom aus Glukose.
Es ist bekannt, dass alles Neue längst vergessen ist: Die Idee, Glukose als elektrische Energiequelle zu nutzen, ist nicht neu. Bereits in den 1970er Jahren bewiesen Experten, dass es möglich ist, Herzschrittmacher mit Glukose zu „füttern“. Diese Entwicklung wurde jedoch zugunsten leistungsfähigerer Lithium-Ionen-Batterien aufgegeben.
Glukose hingegen ist eine Energiequelle für Lebewesen. Im menschlichen Körper wird seine Bildung durch den Abbau von Kohlenhydraten verursacht. Die Umwandlung von Glukose in die für die Zellen notwendige Energie erfolgt im Rahmen der Glykolyse. Gleichzeitig wird Glukose abgebaut und das Nukleotid Adenosintriphosphat (oder ATP) gebildet - eine universelle Energiequelle für alle biochemischen Prozesse, die in lebenden Systemen ablaufen. Diese nahezu unbegrenzte Energie des menschlichen Körpers zum Wohle von Implantaten zu nutzen, haben Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten einen elektronischen Halbleiterchip auf Siliziumbasis entwickelt. Es wurden keine organischen Komponenten verwendet: Der Chip besteht aus einem Platinkatalysator, der Elektronen aus den Atomen entfernt, aus denen das Glukosemolekül besteht, und so die Aktivität zellulärer Enzyme nachahmt, die Glukose abbauen, um ATP zu produzieren. Der Chip kann bis zu 180 Mikrowatt leisten. Das, so die Entwickler, reicht aus, um Implantate mit extrem niedrigem Energieverbrauch mit Energie zu versorgen.“„Es wird bald alltäglich sein, Implantate für Menschen mit Rückenmarksverletzungen zu installieren Energie erzeugen , sagte einer der Autoren der Studie, Benjamin. Rapoport (Benjamin Rapoport), der im gemeinsamen Programm von Harvard und MIT an der Entwicklung von Gesundheitswissenschaften und -technologie (Health Sciences and Technology Program) arbeitet Patienten ihre Arme und Beine wieder bewegen können den Hohlraum zwischen den Hirnhäuten, gefüllt mit Liquor (CSF) Der Liquor bietet geeignete Bedingungen für die implantierten Brennstoffzellen. Erstens wird eine minimale Immunantwort des Körpers erwartet enthält hundertmal weniger Eiweiß als beispielsweise im Blut, daher ist es weniger wahrscheinlich, dass der Chip mit Gewebe überwuchert wird. Drittens ist ein ausreichender Glukosespiegel in der Liquor cerebrospinalis vorhanden Die Sicherheit des Implantats wurde von Wissenschaftlern durch Berechnungen des Glukoseverbrauchs und Sauerstoffbilanzanalysen bestätigt. Der geschätzte Anteil an verwendeter Glukose lag also bei 2,8 bis 28 % der periodisch erneuerten Menge, was keine Nebenwirkungen verursachen sollte. Nach Angaben der Forscher wurde der Chip noch nicht an Tieren und Menschen getestet, aber dieser Entwicklungsstand ist in den nächsten Plänen von Wissenschaftlern enthalten. Ein Artikel im Magazin PLoS ONE erzählt mehr über den Chip.
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