Вчені навчилися перетворювати цукор у крові на електрику

Дослідники з ETH Zurich дослідили здатність людського тіла виробляти електроенергію, щоб показати, як розміщення паливного елемента під шкірою може перетворювати рівень цукру в крові в енергію. Дослідницька група під керівництвом Мартіна Фуссенеггера, опублікована в Advanced Materials, показує, що наш надлишок цукру в крові може навіть живити медичні пристрої, такі як інсулінові помпи та, потенційно, кардіостимулятори.

«Багато людей, особливо в західних індустріально розвинутих країнах, споживають більше вуглеводів, ніж їм потрібно в повсякденному житті», — каже Фуссенгер у прес-релізі. «Це дало нам ідею використовувати цю надлишкову метаболічну енергію для виробництва електроенергії для живлення біомедичних пристроїв».

Новий паливний елемент команди базується на електроді, виготовленому з наночастинок на основі міді, розробленому спеціально для цього застосування на кафедрі біосистемної науки та інженерії ETH Zurich у Базелі. Він загорнутий у спеціальний нетканий матеріал і покритий речовиною під назвою альгінат, яка виготовляється з водоростей і часто використовується в медицині.

Цей паливний елемент у тканинної оболонки потім можна імплантувати під шкіру, де альгінат може виконувати подвійні завдання: поглинати рідини організму та відкривати двері для проникнення глюкози в паливний елемент. І як тільки він там, його можна під’єднати до капсули, що містить штучні бета-клітини — створені людиною міміки клітин, які виробляють інсулін у нашому тілі.

Частина паливних елементів цього дуету живиться глюкозою, яка поглинається, розділяється клітиною на частини для виробництва електроенергії. Ця електрика потім переходить до капсули зі штучними бета-клітинами, де спонукає їх виробляти та вивільняти інсулін у кров. Тоді система здатна повернути рівень цукру в крові людини до нормального рівня та вимкнути вироблення інсуліну, доки не буде виявлено новий сплеск цукру в крові.

«Нова система, — каже Фуссенеггер, — автономно регулює рівень інсуліну та глюкози в крові та може використовуватися для лікування діабету в майбутньому».

Команда каже, що в організмі виробляється достатньо електроенергії, щоб не тільки живити ці штучні бета-клітини, але й дозволити всій системі потенційно спілкуватися із зовнішніми пристроями. Це дозволить користувачам регулювати свою інсулінову помпу, що працює від організму, прямо зі своїх телефонів.

Продукт успішно випробували на мишах, але Фуссенеггер каже, що його команда не має фінансів, щоб довести цю ідею до комерційно життєздатного рівня. Сподіваюся, скоро вони знайдуть партнера.