Ηλεκτρικό ρεύμα από το αφτί τροφοδοτεί ηλεκτρονικά εμφυτεύματα

Μια τεχνολογία που θα μπορούσε να φέρει την επανάσταση στον τρόπο που φορτίζαμε μέχρι σήμερα ηλεκτρονικές μικροσυσκευές και βασίζεται στην εκμετάλλευση της ηλεκτροχημικής κλίσης νευρικών κυττάρων στο εσωτερικό του αφτιού ανέπτυξαν ερευνητές από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, στις ΗΠΑ.

Η επαναστατική τεχνική, όπως αναφέρουν οι ίδιοι σε δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Nature Biotechnology» θα μπορούσε μια μέρα να προσφέρει ενεργειακή αυτονομία σε εγκεφαλικά και ακουστικά εμφυτεύματα.

Τα νευρικά κύτταρα χρησιμοποιούν την κίνηση θετικά φορτισμένων ιόντων νατρίου και αρνητικά φορτισμένων ιόντων καλίου, από την οποία προκύπτει μια ηλεκτροχημική κλίση επάνω σε μια μεμβράνη που «οδηγεί» τα νευρικά σήματα. Κάποια νευρικά κύτταρα του κοχλία εμφανίζουν ηλεκτροχημική κλίση ικανή να μετατρέψει την μηχανική δύναμη του δονούμενου τυμπάνου του αφτιού σε ηλεκτρικά σήματα τα οποία αντιλαμβάνεται ο εγκέφαλος.

Η μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες, έχει να κάνει με το γεγονός ότι η παραγόμενη τάση από την όλη διαδικασία είναι υπερβολικά μικρή – αγγίζει μόλις ένα μικρό μέρος της ενέργειας μιας κοινής μπαταρίας τύπου ΑΑ.

«Γνωρίζουμε για την δυνατότητα συνεχούς ηλεκτροδότησης μέσω του ανθρώπινου αφτιού εδώ και 60 χρόνια, ωστόσο κανένας μέχρι σήμερα δεν έχει επιχειρήσει να την εκμεταλλευτεί» εξηγεί η ερευνήτρια δρ Τίνα Στάνκοβιτς, που έλαβε μέρος στη μελέτη.

Συσκευή την… «άκουσε»

Η ομάδα των Αμερικανών επιστημόνων ανέπτυξε ένα ηλεκτρονικό τσιπάκι αποτελούμενο από πολλά μικροσκοπικά ηλεκτρόδια χαμηλής αντίστασης, το οποίο μπορεί να συσσωρεύει το παραγόμενο ηλεκτρικό φορτίο χωρίς να επηρεάζει την διαδικασία της ακοής.

Σε δοκιμές που πραγματοποίησαν οι ειδικοί εισήγαγαν το μικροσκοπικό τσιπ με ενσωματωμένο πομπό χαμηλής τάσης στο εσωτερικό του αφτιού ενός ινδικού χοιριδίου, συνδέοντας τα ηλεκτρόδια στις δύο πλευρές της μεμβράνης του κοχλία.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ενώ στην αρχή χρειάστηκε να τροφοδοτήσουν τη λιλιπούτεια συσκευή με ραδιοκύματα για να πάρει μπροστά, στη συνέχεια κατάφερε από μόνη της εκμεταλλευόμενη την ηλεκτροχημική κλίση της μεμβράνης να συλλέξει αρκετή ενέργεια ώστε να κρατηθεί εν λειτουργία για περίπου πέντε ώρες. Μετρήσεις έδειξαν ότι η λειτουργία της συσκευής δεν επηρέαζε την ακοή του πειραματόζωου.

Όπως υπογραμμίζουν οι Αμερικανοί, η συσκευή τους φάνηκε να λειτουργεί χωρίς πρόβλημα για μικρά χρονικά διαστήματα. Ωστόσο φοβούνται ότι η μακροχρόνια χρήση της θα μπορούσε να οδηγήσει σε βλάβη του ευαίσθητου ιστού στο εσωτερικό του αφτιού. Στόχος τους τώρα, είναι να συρρικνώσουν τα ηλεκτρόδια ώστε να ελαττώσουν την επεμβατικότητά της.

«Μια πολύ φουτουριστική άποψη είναι ότι κάποια στιγμή θα μπορούσαμε να αντλούμε ενέργεια από μεμονωμένα κύτταρα με τη βοήθεια παρόμοιων συσκευών» καταλήγει η δρ Στάνκοβιτς.

Πηγή: Βήμα
 http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.2394.html
 http://www.technewsworld.com/story/Implant-Runs-on-the-Batteries-in-Your-Ears-76580.html