Əsas Çıxarışlar
- MIT tədqiqatçıları bədəninizin qlükozasından istifadə edərək işləyən yeni güc hüceyrəsi hazırlayıblar.
- Hüceyrələr tibbi cihazları gücləndirə və rahatlıq üçün bədənlərinə elektron qadcetlər yerləşdirən insanlara kömək edə bilər.
- İmplantasiya edilə bilən cihazlar xəstələrə təsirini minimuma endirmək üçün mümkün qədər kiçik olmalıdır.
Öz bədəniniz gələcək qadcetlər üçün enerji mənbəyi ola bilər.
MIT alimləri miniatür implantları və sensorları yandıra biləcək qlükoza ilə işləyən yanacaq hüceyrəsi hazırlayıblar. Cihaz insan saçının təxminən 1/100 diametrini ölçür və hər kvadrat santimetr üçün təxminən 43 mikrovat elektrik enerjisi istehsal edir. Yanacaq hüceyrələri tibbdə və rahatlıq üçün öz bədənlərinə elektron qadcetlər implantasiya edən az, lakin getdikcə artan insanların sayı üçün faydalı ola bilər.
"Qlükoza yanacaq hüceyrələri bədəndə asanlıqla mövcud olan yanacaqdan istifadə edərək implantasiya edilə bilən cihazları gücləndirmək üçün faydalı ola bilər," Ph. D.-nin bir hissəsi kimi dizaynı hazırlayan Philipp Simons. tezis, Lifewire-a e-poçt müsahibəsində söylədi. "Məsələn, bədən funksiyalarını ölçən yüksək dərəcədə miniatürləşdirilmiş sensorları gücləndirmək üçün qlükoza yanacaq hüceyrəmizdən istifadə etməyi nəzərdə tuturuq. Şəkərli diabet xəstələri üçün qlükoza monitorinqini, ürək vəziyyətini izləməyi və ya şişin təkamülünü müəyyən edən biomarkerləri izləməyi düşünün."
Kiçik, lakin Qüdrətli
Yeni yanacaq elementinin dizaynında ən böyük problem kifayət qədər kiçik dizaynla qarşıya qoyuldu, Simons dedi. O əlavə edib ki, implantasiya edilə bilən cihazların xəstələrə təsirini minimuma endirmək üçün mümkün qədər kiçik olmalıdır.
"Hazırda batareyalar nə qədər kiçik ola biləcəkləri baxımından çox məhduddur: əgər siz batareyanı kiçik etsəniz, bu, onun nə qədər enerji verə biləcəyini azaldır" dedi Simons. "Biz göstərdik ki, insan saçından 100 dəfə nazik olan cihazla miniatür sensorları işə salmaq üçün kifayət qədər enerji təmin edə bilərik."
Yanacaq elementimizin nə qədər kiçik olduğunu nəzərə alsaq, yalnız bir neçə mikrometr böyüklüyündə implantasiya edilə bilən cihazları təsəvvür etmək olar.
Simons və onun əməkdaşları yeni cihazı elektrik enerjisi istehsal edə bilən və 600 dərəcə Selsiyə qədər olan temperaturlara tab gətirə biləcək qədər möhkəm etməli idilər. Tibbi implantda istifadə edilərsə, yanacaq hüceyrəsi yüksək temperaturda sterilizasiya prosesindən keçməlidir.
Yüksək istiyə tab gətirə bilən material tapmaq üçün tədqiqatçılar yüksək temperaturda belə elektrokimyəvi xüsusiyyətlərini saxlayan keramikaya müraciət ediblər. Tədqiqatçılar yeni dizaynın ultra nazik filmlərə və ya örtüklərə çevrilə biləcəyini və bədənin bol qlükoza tədarükündən istifadə edərək elektronikanı passiv şəkildə gücləndirmək üçün implantların ətrafına sarıla biləcəyini düşünürlər.
Yeni yanacaq elementi ideyası 2016-cı ildə Simons-un dissertasiya rəhbəri və MIT professoru, keramika və elektrokimyəvi cihazlarda ixtisaslaşan Cennifer L. M. Rupp hamiləlik zamanı qlükoza testinə getdiyi zaman yaranıb.
"Həkim kabinetində mən çox darıxdırıcı bir elektrokimyaçı idim, şəkər və elektrokimya ilə nə edə biləcəyinizi düşünürdüm" dedi Rupp bir xəbər buraxılışında. "Sonra anladım ki, qlükoza ilə işləyən bərk cisim cihazına sahib olmaq yaxşı olardı. Philipplə qəhvə içərək görüşdük və ilk rəsmləri salfetin üzərinə yazdıq."
Qlükoza yanacaq hüceyrələri ilk dəfə 1960-cı illərdə təqdim edildi, lakin ilk modellər yumşaq polimerlərə əsaslanırdı. Bu ilk yanacaq mənbələri litium-iyodid batareyaları ilə əvəz edilmişdir.
"Bu günə qədər batareyalar adətən kardiostimulyator kimi implantasiya edilə bilən cihazları gücləndirmək üçün istifadə olunur" dedi Simons. “Lakin bu batareyaların enerjisi tükənəcək, bu o deməkdir ki, kardiostimulyator mütəmadi olaraq dəyişdirilməlidir. Bu, əslində böyük bir fəsad mənbəyidir."
Gələcək kiçik və implantasiya edilə bilər
Bədən daxilində qeyri-müəyyən müddətə davam edə biləcək yanacaq hüceyrəsi məhlulu axtarışında komanda qlükoza ilə asanlıqla reaksiya verən stabil material olan platindən hazırlanmış anod və katodlu elektroliti sandviçlədi.
Yeni qlükoza yanacaq hüceyrəsindəki materialların növü bədənə harada implantasiya oluna biləcəyi baxımından elastikliyə imkan verir. "Məsələn, o, həzm sisteminin korroziyalı mühitinə tab gətirə bilər ki, bu da qıcıqlanmış bağırsaq sindromu kimi xroniki xəstəlikləri izləyən yeni sensorlara imkan verə bilər" dedi Simons.
Tədqiqatçılar hüceyrələri silikon vaflilərə yerləşdirərək cihazların ümumi yarımkeçirici materialla birləşdirilə biləcəyini göstərdilər. Onlar daha sonra xüsusi hazırlanmış sınaq stansiyasında hər bir vafli üzərində qlükoza məhlulu axaraq hər hüceyrənin yaratdığı cərəyanı ölçdülər.
Advanced Materials jurnalında bu yaxınlarda dərc edilmiş bir məqalədə dərc edilən nəticələrə görə, bir çox hüceyrə təxminən 80 millivoltluq pik gərginlik istehsal etdi. Tədqiqatçılar bunun istənilən qlükoza yanacaq hüceyrəsi dizaynının ən yüksək güc sıxlığı olduğunu iddia edirlər.
Qlükoza yanacaq hüceyrələri bədəndə asanlıqla mövcud olan yanacaqdan istifadə edərək implantasiya edilə bilən cihazları gücləndirmək üçün faydalı ola bilər.
MİT komandası "implantasiya edilmiş sensorlar və bəlkə də digər funksiyalar üçün miniatür enerji mənbələrinə yeni bir yol açdı", Norveçin Oslo Universitetinin kimya professoru Truls Norby, bu işə töhfə verməyib. xəbər buraxılışında deyilir. "İstifadə olunan keramika qeyri-toksikdir, ucuzdur və həm bədəndəki şəraitə, həm də implantasiyadan əvvəl sterilizasiya şərtlərinə ən az təsirsiz deyil. İndiyə qədər olan konsepsiya və nümayiş həqiqətən ümidvericidir."
Simons, yeni yanacaq hüceyrələrinin gələcəkdə tamamilə yeni cihazlar siniflərini işə sala biləcəyini söylədi. "Yanacaq hüceyrəmizin nə qədər kiçik olduğunu nəzərə alsaq, yalnız bir neçə mikrometr böyüklüyündə implantasiya edilə bilən cihazları təsəvvür etmək olar" dedi. "İndi fərdi hüceyrələrə implantasiya edilə bilən cihazlarla müraciət edə bilsək nə olardı?"
