Главная
Темы дня
Спецпроекты
Акцент
Реклама
Архив
ООН голосует за новые санкции против Ирана
В первый раз зарегистрированы призраки бурь.
В борьбе с конкурентами компания Starbucks будет предлагать бесплатный Wi-Fi
Визит нового премьер-министра Великобритании в Афганистан.
   Новости: Медицина    

В будущем искусственные органы смогут получать энергию из сахара в организме человека

- 19-05-10

Новый подход к миниатюрным топливным элементам, имплантируемым крысам, позволяет устройствам генерировать электрическую энергию в течение месяцев, используя сахар из организма грызунов

Возникновение искусственного сердца подтолкнуло ученых к созданию синтетических почек и поджелудочной железы. Однако ключевым препятствием на пути использования таких устройств является проблема питания после имплантации. Вместо того, чтобы постоянно заряжать их, соединяя с какой-либо внешней системой, или, что еще хуже, время от времени вынимать их для замены батарей, исследователи стали искать способы получения энергии для этих устройств из организма носителей.

Есть надежда, что в будущем импланты возможно будут черпать энергию не из батарей, а из тела человека. Исследователи показали, что топливные элементы, имплантированные крысам, успешно генерируют электричество из сахара в организме грызунов. Устройства продолжали бесперебойно работать на протяжении месяцев.

Наиболее эффективные топливные элементы на сегодняшний день, так называемые глюкозные биотопливные элементы, работают на основе ферментов, которые поглощают электричество химических реакций – например, реакции глюкозы с кислородом, которые присутствуют в организме человека (и грызунов). Вещества под названием «окислительно-восстановительные медиаторы» передают электрический заряд от этих ферментов к электродам, соединяющим топливный элемент с устройством, питающимся от него. Сейчас ученые пытаются заставить различные устройства такого типа генерировать электричество без вреда для окружающей среды.

К сожалению, ферменты, которые использовались для производства биотоплива на основе глюкозы в прошлом, непригодны для имплантов, так как для работы им требуется либо среда со слишком высокой кислотностью, либо их активность подавляется ионами, находящимися в организме. Новые устройства избавлены от этих ограничений и являются первыми функциональными имплантируемыми глюкозными биотопливными элементами. Прототипы, имплантированные крысам, стабильно генерировали электричество на протяжении не менее трех месяцев.

По словам Филиппа Синкина, исследователя из университета им. Жозефа Фурье в Гренобле, в будущем появятся импланты, которые смогут заменить отказавшие органы человеческого организма.

Раньше в биотопливных элементах, питающихся глюкозой, окислительно-восстановительные медиаторы располагались близко к электродам и были химически связаны с ними. Тем не менее, не все ферменты и окислительно-восстановительные медиаторы готовы к такому соседству. Вместо этого исследователи просто физически соединили ферменты и медиаторы с электродами и обернули специальными мембранами, пропускающими топливо внутрь и препятствующие вытеканию ферментов и окислительно-восстановительных медиаторов. Это дало исследователям возможность использовать ферменты, более совместимые с организмом, что ранее было невозможно.

Самый успешный прототип был создан на основе композитных графитных дисков с ферментами глюкооксидаза и полифенолоксидаза. Два электрода, размер которых составляет всего 0.266 миллиметров при размере всего топливного элемента 5 миллиметров , в целом генерируют максимальную мощность энергии 6,5 микроватт, или миллионных вата. Энергия от топливных элементов выходила из организма грызунов по проводам.
По словам ученых, при объеме в один миллилитр такие электроды смогут генерировать энергию с максимальной мощностью 24,4 микроватт, а для работы электростимулятора достаточно 10 микроватт. Устройства также хорошо сочетаются по размеру – габариты кардиостимуляторов обычно варьируют от 10 до 25 миллиметров .

Учитывая успех экспериментов на грызунах и тот факт, что прототипы упакованы в пластик, клинически одобренный для использования в имплантах, Синкин считает, что устройство подойдет и людям, и надеется, что оно начнет использоваться уже через пять-десять лет. Дочерняя компания его университета займется поиском партнеров для производства устройства, или, возможно создаст для этого новую фирму.

В первую очередь, по словам Синкина, устройство может найти применение в искусственных почечных сфинктерах, для работы которых требуется до 200 микроватт энергии. В настоящее время 10 000 пациентов каждый год начинают страдать от недержания после операции по удалению простаты, и в настоящее время им приходится пользоваться неудобными громоздкими устройствами.

Более амбициозной целью является питание искусственной почки, для нормального функционирования которой требуется 20 милливатт. Для поддержания работы искусственного сердца требуется хотя бы несколько ватт.

Как прокомментировал это исследование химик Пламен Атонасов из университета Нью-Мексико, новое устройство переведет работу имплантов на новый уровень.

Но, по его мнению, что чтобы произвести революцию в данной области, устройство должно стать более мощным. Проблема состоит в низком уровне кислорода в среде, окружающей такие устройства, которого недостаточно для окисления имеющейся в распоряжении глюкозы.
Но Синкин уверен в возможности повышения мощности устройства с помощью ферментов и окислительно-восстановительных медиаторов. По его словам, исследователям уже удалось значительно повысить мощность устройства, тем не менее обеспечение энергии для работы искусственного сердца с помощью биотопливных элементов пока остается далеким будущим.

Источник: cnn.com


Информацию разместил: nastim
 

Версия для печати
 
       Актуальные статьи:

 
24.06.2010  Вирусы на борьбу с раком: Ученые добились прогресса в борьбе с опухолями при помощи вирусов
 
19.05.2010  В будущем искусственные органы смогут получать энергию из сахара в организме человека
 
27.04.2010  Природное вещество в грудном молоке уничтожает раковые клетки
 
17.04.2010  Исследование показало, что генетические исследования и лечение затрудняются патентованием технологий.
 
9.04.2010  Неожиданное лекарство: Нановакцина, останавливающая аутоиммунные заболевания, усиливая иммунитет
 
28.03.2010  Капля бетадина поможет бороться со слепотой новорожденных в Анголе.
 
23.03.2010  Инъекция способна излечить фобии
 
24.02.2010  Дети из пробирки возможно более подвержены различным заболеваниям по сравнению с детьми, зачатыми естественным способом
 
19.02.2010  Генетический тест определяет предрасположенность к облысению.
 
12.02.2010  Фрукты, овощи и вино в умеренных количествах лучшее меню в борьбе с раком.
 

   Новости: Политика    
 
•  Чавес угрожает прекратить поставки нефти в США
 
•  Китай и США продолжат курс на сближение.
 
•  Визит нового премьер-министра Великобритании в Афганистан.
 
•  Переговоры между Индией и Пакистаном пройдут в июле
 
•  Путин начал пиар-кампанию для возвращения на пост президента России.
 

   Новости: Экономика    
 
•  Греция просит о помощи.
 
•  Китай продолжит свою экономическую политику в 2010 году
 
•  Медведев даёт указания Газпрому не принимать изменения в договорах с Украиной.
 
•  К конце 2009 года инфляция не превысит 12%
 
•  Возможностей инвестирования пенсионных накоплений теперь больше
 

   Новости: Регионы    
 
•  Якутия - перспективный регион.
 
•  В Забайкалье запущен крупннейший золотодобывающий рудник.
 
•  Открылась первая в стране игровая зона
 
•  Ямал ждет студентов.
 
•  Киров переименовывают.
 

   Новости: За рубежом    
 
•  Компания Google пытается найти новый подход в Китае
 
•  Иран направляет в Газу суда с гуманитарной помощью
 
•  16 человек погибло в результате штурма израильскими войсками флотилии мира, перевозившей гуманитарную помощь в сектор Газы.
 
•  В понедельник Куба начнет передачу политических заключенных в их родные провинции.
 
•  Британская актриса обвиняет Романа Полански в сексуальных домогательствах
 

 © 2004-2008 Kommentator.ru Все права защищены. E-mail: info@kommentator.ru
 "Комментатор", Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС 77-20354