MIT stworzyło glukozowe ogniwo paliwowe do zasilania wszczepianych interfejsów mózg-komputer.

Sebastian Anthony, extremetech.com 
USA 
2012-10-02

Neuro-inżynierzy z MIT stworzyli wszczepialne ogniwo paliwowe, które generuje energię elektryczną z glukozy obecnej w płynie mózgowo-rdzeniowym, który przepływa wokół mózgu i rdzenia kręgowego. W teorii, to ogniwo paliwowe może ostatecznie napędzać energooszczędne czujniki i komputery, które zdekodują aktywność mózgu do interfejsów protetycznych kończyn.

Ogniwo paliwowe napędzane glukozą jest wykonane z silikonu i platyny, z wykorzystaniem standardowych procesów wytwarzania półprzewodników. Platyna działa jak katalizator, pobierając elektrony z cząsteczek glukozy, podobnie jak komórki zwierzęce pobierają z glukozy elektrony za pomocą enzymów i tlenu. Glukozowe ogniwa paliwowe produkują setki mikrowatów (tj. dziesiątych części miliwata), co jest zaskakująco dużą ilością - jest to, na przykład, porównywalne do ogniwa słonecznego na kalkulatorze. To powinno być więcej niż wystarczająco dużo mocy, aby napędzić złożone komputery - a może, co bardziej ciekawe, wzbudzać neurony w mózgu. W teorii, to glukozowe ogniwo paliwowe będzie faktycznie pozbawiało mózg części energii, choć w praktyce prawdopodobnie nie będzie to zauważalne (lub człowiek może po prostu być szybciej głodny...)

Bezprzewodowe systemy sterowania mózgiem będą mogły wykorzystywać opisane ogniwa:
 

Przykład interfejsu NBIC mózg-komputer:


Inżynierowie z MIT stworzyli ogniwa paliwowe napędzane glukozą, które mogą być duże- posiadając wymiary 64x64mm (2.5in), lub małe, posiadające jedynie kilka milimetrów. Na zdjęciu poniżej, duży żółty kwadrat jest ogniwem paliwowym o wymiarach 64x64mm, i jest otoczony przez kilka mniejszych wersji. Prawdopodobnie większe ogniwo wyprodukuje najwięcej energii- ale w tym rozmiarze, nie sądzę, żeby można było je zmieścić w mózgu człowieka. Można natomiast dość łatwo wszczepić kilkadziesiąt najmniejszych ogniw paliwowych do rdzenia kręgowego.

To odkrycie jest ekscytujące z dwóch powodów: 
a) Ogniwo paliwowe jest całkowicie syntetyczne, oraz 
b) może być produkowane przy użyciu niskich technologii, dziesiątków starych procesów pozwalających na produkcję chipów. Glukozowe ogniwa paliwowe zostały utworzone wcześniej, przede wszystkim do rozruszników, ale wykorzystywały one biologiczne enzymy (jak twoje własne komórki)- a enzymy muszą być uzupełniane. Platyna, pozwoli na  pobieranie elektronów z glukozy bez końca. Platyna posiada także dodatkową zaletę- jest bardzo biokompatybilna- czyli system odpornościowy nie stara się jej odrzucić. Płyn mózgowo-rdzeniowy jest niemal całkowicie pozbawiony komórek- jest w zasadzie tylko bogatym w glukozę płynem izolującym mózg i kręgosłup. Ponieważ nie ma tam żadnych komórek, oznacza to, że nie ma białych krwinek, które mogły by odrzucić ogniwo paliwowe.

Według brytyjskich trendów strategicznych do 2035 mają być opracowane i wdrożone układy wszczepiane bezpośrednio do mózgu:

Ostatecznie, to ogniwo paliwowe, miejmy nadzieję będzie używane do zasilania wszczepianych, urządzeń o ultra niskim poborze energii umieszczonych wewnątrz czaszki lub rdzenia kręgowego. W rzeczywistości, badanie MIT nad tym ogniwem paliwowym poprowadził Rahul Sarpeshkar, który okazuje się być jednym z liderów w hybrydowych urządzeniach cyfrowo-biologicznych. Dotychczas wszczepiane urządzenia były głownie podpięte do zewnętrznego źródła energii, ale teraz grupa Sarpeshkar może rozpocząć prace nad implantami, które będą posiadały własne zasilanie.


Link do oryginalnego artykułu: LINK

1