Дослідники використовують природні батареї у вусі - DER SPIEGEL
Нещодавно розроблений чіп: імплантований у внутрішнє вухо, він повинен забезпечувати себе електрикою
Фото: Патрік П. Мерсьє
У глибині вух ссавці - а отже і люди - мають природну батарею: камеру, яка використовує іони для генерації електричного потенціалу та стимулювання нервів. Зараз дослідникам вдалося натиснути на цю вушну батарею крихітним імплантатом. Вони сподіваються, що технологія колись зможе забезпечити живлення слуховими імплантатами та іншими медичними пристроями у вусі, пишуть вчені на чолі з Патріком Мерсьє з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у журналі "Nature Biotechnology".
Щоб почути, вухо перетворює механічний сигнал, коливання барабанної перетинки, в електрохімічний, який може розшифровувати мозок. У цьому процесі акумулятор у вусі відіграє вирішальну роль: він забезпечує електрику, яка генерує електрохімічні сигнали. Розташувавшись у динаміку, камера акумулятора розділена на дві частини спеціальною мембраною. Дисбаланс іонів калію з одного боку та іонів натрію з іншого боку мембрани створює електричну напругу, стимульовану спеціальними насосами, які можуть переміщати іони з одного боку в інший.
У тілі тварини з такою великою структурою, що виробляє електроенергію, немає іншого місця. Однак, щоб мати можливість використовувати вушну батарею для себе, дослідникам довелося подолати перешкоду: структура має найвищу електричну напругу в тілі - принаймні поза окремими клітинами. Однак з електротехнічної точки зору це вкрай низько. Крім того, щоб не турбувати слух, дослідникам було дозволено лише забирати невелику частину енергії для своєї технології.
Вихід: Один нановат електроенергії протягом п’яти годин
Відповідно до цих умов дослідники розробили мікросхему з радіопередавачем, який покладається на надзвичайно мало енергії. Потім вони розмістили невеликий компонент на тілі морської свинки та за допомогою електродів підключили його до природного акумулятора у вусі тварини.
Технологія працювала: дослідники змогли отримати потужність близько одного нановата за п’ять годин і підтримувати радіо в режимі роботи - за цей час воно надсилало інформацію про хімічні процеси у внутрішньому вусі тварини.
"Ми вже 60 років знаємо, що ця батарея існує у вусі і що вона дуже важлива для слуху", - говорить Костянтина Станкович з Массачусетського відділення очей та вух. "Однак поки що ніхто не намагався використовувати акумулятор для живлення електроніки". Це пов’язано головним чином з тим, що регіон з найбільшим потенціалом вважається дуже чутливим. Однак морська свинка пережила процедуру без проблем: навіть після імплантації технології вона все ще реагувала так само, як і раніше, під час тестів слуху.
Технологія все ще знаходиться в середині розробки, наступним кроком є імплантація чіпа безпосередньо у вухо, а потім доведення його можливостей. Однак одного разу дослідники сподіваються змогти використовувати цю технологію в медицині. Наприклад, можна було б подумати, щоб вони могли подавати живлення на кохлеарні імплантати або слухові апарати, розташовані біля внутрішнього вуха.
Іншим можливим застосуванням може бути живлення невеликих імплантованих пристроїв, які доставляють ліки через певні проміжки часу. Такі програми також зараз розробляються - як аптека під шкіру, так би мовити.