Őrültnek tűnő ötletet valósítottak meg svájci kutatók Bázelben. Olyan testbe ültethető üzemanyagcellát fejlesztettek ki, amely képes kinyerni a szövetekből származó – szervezetünk számára felesleges – vércukrot és ebből állít elő elektromos energiát.
A gondolatébresztő
A sejtmembrán depolarizációját szabályozó szintetikus jelátviteli kaszkádok találkozása különösen vonzó az orvosbiológiai felhasználás szempontjából, mivel az ilyen rendszerek perceken belül képesek a biogyógyszerek gyors felszabadulását kiváltani. Ez alapvető fontosságú az olyan betegségek kezelésében, mint az 1-es típusú cukorbetegség, amely kifinomult, dinamikus szabályozást igényel.
A keringő testnedvek számos nagy energiájú metabolitot tartalmaznak, amelyeket elvben fel lehetne használni a bioelektronika önellátó működtetéséhez szükséges elektromos energia folyamatos előállítására. Különösen ígéretes alapanyagnak tűnik a vércukor, amely szintjének étkezés utáni megemelkedése alkalmas lehet elektro-metabolikus átalakításhoz – fejtik ki részletesen a kutatók az Advanced Materials folyóiratban.
A megvalósítás és a működés folyamata
A kutatók egy olyan bőr alá ültethető, metabolikus üzemanyagcellát terveztek, amelynek belsejében rézalapú nanorészecskékből álló anód (elektróda) található, ami glükonsavra és protonra hasítva glükózt és elektromos áramot állít elő. Az üzemanyagcella egy nem szőtt anyagba csomagolt és algináttal bevont, orvosi használatra jóváhagyott algás termék, leginkább egy kis teás tasakra emlékeztet.
Az üzemanyagcellát – svájci kutatók által még évekkel ezelőtt kifejlesztett – mesterséges béta-sejteket tartalmazó kapszulával kapcsolták össze, melyet elektromos árammal és LED-fénnyel lehet ösztönözni inzulin termelésére és kiválasztására.
Ez a rendszer tehát a folyamatos energiatermelés mellett képes szabályozni az inzulinadagolást is. Ahogy az üzemanyagcella-többlet glükózt regisztrál megkezdődik az áramtermelés, ezt az elektromos energiát ezután pedig arra használják, hogy ösztönözzék a sejteket az inzulin termelésére és a vérbe való felszabadítására. Ez eredményezi a vércukorszint normális szintre való süllyedését, ha pedig egy bizonyos küszöbérték alá esik, az elektromosság és az inzulin termelése leáll.
Az üzemanyagcella által biztosított elektromos energia nemcsak a tervezősejtek stimulálásához elegendő, hanem ahhoz is, hogy a beültetett rendszer külső eszközökkel, például okostelefonnal kommunikáljon. Ez lehetővé teszi a potenciális felhasználók számára, hogy egy megfelelő alkalmazáson keresztül állítsák be a rendszert, amit az orvos is elérhet és módosíthat, akár távolról is.
Bár mindez nagyon jól hangzik és a kutatók már sikeresen tesztelték egereken, a mostani rendszer egyelőre csak egy prototípus. Ahhoz, hogy piacképes termék születhessen, még sok időre, anyagi támogatásra és megfelelő erőforrásokkal, know-how-val rendelkező iparági partnerekre lenne szükség.
Források: hvg.hu, Advanced Materials
