Παρασκευή, 9 Νοεμβρίου 2012

Tο αυτί… μπαταρία για εμφυτευμένες ηλεκτρονικές συσκευές

Αμερικανοί ερευνητές κατάφεραν για πρώτη φορά να τροφοδοτήσουν με ρεύμα μια εμφυτευμένη ηλεκτρονική συσκευή, χρησιμοποιώντας το ηλεκτρικό δυναμικό μιας φυσικής μπαταρίας, που βρίσκεται βαθιά μέσα στο αυτί, στον κοχλία. Η επαναστατική τεχνολογία θα μπορούσε μελλοντικά να αξιοποιηθεί ως μια αυτόνομη πηγή ενέργειας για διάφορες ιατρικές συσκευές που αποκαθιστούν βλάβες του αυτιού (π.χ. κοχλιακά εμφυτεύματα) ή και του εγκεφάλου.

Οι ερευνητές του Εργαστηρίου Τεχνολογίας Μικροσυστημάτων του πανεπιστημίου ΜΙΤ και του Τμήματος Ωτορινολαρυγγολογίας της Ιατρικής Σχολής του πανεπιστημίου Χάρβαρντ, με επικεφαλής την Τίνα Στάνκοβιτς, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό βιοτεχνολογίας «Nature Biotechnology», σύμφωνα με το «New Scientist», χρησιμοποίησαν τις φυσικές ηλεκτροχημικές ιδιότητες των κυττάρων του έσω ωτός. Έκαναν τα σχετικά πειράματα σε ινδικά χοιρίδια και κατόρθωσαν να τροφοδοτήσουν με ρεύμα επί πέντε ώρες μια μικρή ασύρματη ηλεκτρονική συσκευή.

Τα νευρικά κύτταρα των θηλαστικών (και των ανθρώπων) χρησιμοποιούν την κίνηση των θετικά φορτισμένων ιόντων νατρίου και των αρνητικά φορτισμένων ιόντων καλίου μέσω της μεμβράνης τους, προκειμένου να δημιουργήσουν μια ηλεκτροχημική αλλαγή δυναμικού που, με τη σειρά της, επιτρέπει την μετάδοση των νευρικών σημάτων. Μερικά κύτταρα στον κοχλία του αυτιού κάνουν κάτι ανάλογο, μετατρέποντας έτσι τις δονήσεις του τυμπάνου του αυτιού σε ηλεκτρικά σήματα που ο εγκέφαλος μπορεί να καταλάβει.

Η μεγάλη δυσκολία είναι να αξιοποιηθεί αυτό το ηλεκτρικό δυναμικό του αυτιού, καθώς η παραγόμενη τάση (βολτάζ) είναι πολύ μικρή, ένα κλάσμα μόνο της τάσης που δημιουργείται από μια τυπική μπαταρία ΑΑ. Οι επιστήμονες ξέρουν εδώ και περίπου 60 χρόνια ότι το ανθρώπινο αυτί έχει αυτή τη φυσική δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρισμού, όμως κανείς έως τώρα δεν είχε προσπαθήσει καν να την εκμεταλλευθεί. Αυτή τη φορά, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα ηλεκτρονικό «τσιπάκι» (ολοκληρωμένο κύκλωμα) που περιέχει αρκετά μικροσκοπικά ηλεκτρόδια χαμηλής ηλεκτρικής αντίστασης, τα οποία είναι σε θέση να αξιοποιήσουν ένα μέρος από την ηλεκτρική δραστηριότητα που λαμβάνει χώρα συνεχώς στο βάθος του αυτιού, χωρίς να προκληθεί οποιαδήποτε βλάβη στην ακοή.

Το «τσιπ» εμφυτεύθηκε στο αυτί ενός πειραματόζωου και τα ηλεκτρόδια προσαρτήθηκαν και στις δύο πλευρές (εντός και εκτός) της μεμβράνης των κυττάρων του κοχλία. Με τη σειρά του, το «τσιπ» συνδέθηκε με ένα μικρό ασύρματο ραδιοπομπό χαμηλής ηλεκτρικής κατανάλωσης.

Η συσκευή τέθηκε αρχικά σε λειτουργία με μια εντολή μέσω ραδιοκυμάτων, αλλά στη συνέχεια ήταν σε θέση να χρησιμοποιεί αυτόνομα το ηλεκτρικό δυναμικό των κυττάρων του αυτιού, διατηρώντας σε λειτουργία τον ραδιοπομπό επί πέντε ώρες περίπου, χωρίς να υπάρξουν παρενέργειες για την ακοή του χοιριδίου. Ο πομπός μετέδιδε ασύρματα σε ένα εξωτερικό δέκτη διάφορες πληροφορίες για την χημική κατάσταση του αυτιού.

Όμως η μακρόχρονη χρήση της συσκευής θα μπορούσε ίσως να προξενήσει βλάβη στους ευαίσθητους ιστούς του εσωτερικού του αυτιού. Έτσι, το επόμενο βήμα, κατά τους ερευνητές, θα είναι να κάνουν ακόμα πιο μικρά τα ηλεκτρόδια, ώστε να μειώσουν τα πιθανά προβλήματα.

Όπως είπε η Στάνκοβιτς, η νέα έρευνα αποτελεί μια ακόμα απόδειξη ότι υπάρχουν βιολογικές πηγές ενέργειας που ακόμα δεν έχουν αξιοποιηθεί από τον άνθρωπο. Μια φουτουριστική προοπτική θα ήταν η παραγωγή ηλεκτρισμού από διάφορα κύτταρα του σώματος.

Πηγή: ΑΜΠΕ