Внутренняя энергия: Генератор в теле
Особенный интерес такая перспектива, несомненно, вызовет у пациентов с установленными медицинскими имплантами — скажем, электронным водителем сердца — которые не потребуется заменять. Надеяться на это позволяет достижение группы французских ученых во главе с Филиппом Санкеном (Philippe Cinquin), которым удалось впервые имплантировать работающий на глюкозе микробный топливный элемент в организм живой крысы.
Устройство представляет собой пару графитовых электродов, на которых размещаются ферменты, катализирующие окисление глюкозы, а также редокс-медиаторы. Эти медиаторы и обеспечивают перенос заряда, возникающего на ферменте в ходе окисления, от этого фермента на электрод. На одном из электродов (аноде) работают глюкозоксидаза с убихиноном (коферментом Q); а на втором, катоде, — полифенолоксидаза и хинин.
Вся эта система электродов с закрепленными на них молекулами помещается в диализный пакет, который, с одной стороны, надежно изолирует ее от окружающей среды организма, а с другой — позволяет жидкостям организма и растворенным в них небольшим молекулам свободно попадать внутрь и выходить наружу. В таком виде топливные элементы ученые имплантировали лабораторным крысам в брюшную полость, где они эффективно окисляли глюкозы, вырабатывая электричество.
Было показано, что в одном случае устройство создавало до 6,5 мкВт, причем выход энергии стабильно оставался на уровне 2 мкВт в течение 11-ти дней (после чего наблюдение попросту прекратили). В теории, как показали расчеты, подобный генератор способен производить до 24,4 мкВт на 1 мл собственного объема, а этого более чем достаточно для питания тех же водителей сердечного ритма, требующих порядка 10 мкВт.
За второй крысой наблюдение продолжалось уже 3 месяца. Непрерывный анализ ее мочи показывал наличие в ней глюконата, промежуточного продукта реакции окисления глюкозы, что свидетельствовало о том, что устройство не останавливает свою работу. Когда же наконец животное было умерщвлено и исследовано, оказалось, что вокруг имплантата успешно разрослась новая сеть сосудов, и не обнаруживалось никаких признаков воспаления.
Филипп Санкен смотрит в будущее с оптимизмом и заявляет, что достичь производительности порядка десятков микроватт для более крупных животных — вполне решаемая задача. Он говорит, что «не видит причин, почему бы подобные генераторы нельзя было использовать для людей», обещая, что соответствующее устройство будет готово в ближайшие 5−10 лет. Для многих больных с имплантированными водителями ритма, инсулиновыми насосами, искусственными «мышцами» уретры, биосенсорами и прочими медицинскими устройствами, требующими энергии, это может оказаться чрезвычайно полезным.
Ну а когда имплантаты начнут не только заменять утраченные способности больных людей, но и всерьез расширять возможности людей здоровых, подобные генераторы и вовсе станут незаменимыми. О будущем мире киборгов читайте: «Homo technicus».
По публикации PhysOrg.Com