Организм станет батарейкой. Новый имплантат вырабатывает электричество из избытка глюкозы в организме

Ученые давно искали глюкозные топливные элементы, которые могли бы эффективно преобразовывать химическую энергию организма в электричество с момента их открытия в 1968 году. Однако проблемы биосовместимости препятствовали прогрессу до сих пор. Исследователи разработали инновационный имплантат топливного элемента, который может быть использован для лечения диабета. Кроме того, имплантат соединяется с искусственными бета-клетками, изобретенными той же командой в 2016 году, которые могут запускать производство и выделение инсулина. Эта новая система самостоятельно регулирует уровень инсулина и глюкозы и, по словам Мартина Фуссенеггера, может стать будущим средством лечения диабета, пишет New Atlas.

В Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и интересные новости из мира науки!

Диабет 1 типа требует внешней подачи инсулина, так как организм не способен вырабатывать его самостоятельно. Современные инсулиновые помпы и мониторы также зависят от внешних источников питания, таких как одноразовые батарейки. Новый топливный элемент похож на чайный пакетик и размером чуть больше ногтя. Он покрыт нетканым материалом и покрыт альгинатом – биосовместимым продуктом, получаемым из водорослей, который широко используется в биомедицине. При имплантации под кожу альгинат впитывает жидкости организма, позволяя глюкозе проникать через поверхность и попадать в центр питания.

Команда разработала анод из наночастиц на основе меди внутри клетки, который расщепляет глюкозу на глюконовую кислоту и протон для генерирования электрического тока.

По словам Фуссенеггера, "многие люди, особенно в западных промышленно развитых странах, потребляют больше углеводов, чем необходимо в повседневной жизни. Эта концепция вдохновила нас на использование избыточной метаболической энергии для выработки электричества для питания биомедицинских устройств".

Топливный элемент был интегрирован с инсулиновой капсулой, содержащей бета-клетки, которые могут быть активированы для выделения инсулина с помощью электрического тока от имплантата.

Вместе эти два компонента создают саморегулирующуюся цепь. Когда топливный элемент, работающий на глюкозе, обнаруживает избыток сахара в крови, он активируется и стимулирует бета-клетки к производству и выделению инсулина. Когда уровень сахара в крови снижается, срабатывает пороговый датчик в топливном элементе, что приводит к его деактивации и, соответственно, прекращению выработки и высвобождения инсулина.

Самодостаточная схема способна вырабатывать энергию, достаточную для связи с такими устройствами, как смартфоны, что позволяет осуществлять мониторинг, корректировку и даже возможность удаленного медицинского вмешательства.

Хотя биотехнология была эффективно протестирована на мышах, исследователи ищут ресурсы для перехода от прототипа к рыночной стадии.

Ранее Фокус писал о новой причине возникновения диабета. Недавно обнаруженный ген, который ранее связывали с лейкемией, так же оказался связан с диабетом.