Cercetătorii folosesc bateriile naturale din ureche - DER SPIEGEL
Cip nou dezvoltat: implantat în urechea internă, ar trebui să se alimenteze cu energie electrică
Foto: Patrick P. Mercier
În adâncurile urechilor lor, mamiferele - și deci și oamenii - au o baterie naturală: o cameră care folosește ioni pentru a genera un potențial electric și a stimula nervii. Cercetătorii au reușit acum să atingă această baterie pentru urechi cu un implant mic. Ei speră că tehnologia va putea într-o bună zi să furnizeze cu putere implanturi auditive și alte dispozitive medicale în ureche, scriu oamenii de știință conduși de Patrick Mercier de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) în revista „Nature Biotechnology”.
Pentru a auzi, urechea transformă un semnal mecanic, vibrațiile timpanului, într-unul electrochimic care poate fi descifrat de creier. În acest proces, bateria din ureche joacă un rol crucial: furnizează electricitatea care generează semnalele electrochimice. Așezată în cască, camera bateriei este separată în două părți printr-o membrană specială. Un dezechilibru de ioni de potasiu pe o parte și ioni de sodiu pe cealaltă parte a membranei creează o tensiune electrică, stimulată de pompe speciale care pot deplasa ionii de pe o parte pe cealaltă.
Nu există alt loc în corpul unui animal cu o structură atât de mare, generatoare de electricitate. Cu toate acestea, pentru a putea folosi bateria urechii pentru ei înșiși, cercetătorii au trebuit să depășească un obstacol: structura are cea mai mare tensiune electrică din corp - cel puțin în afara celulelor individuale. Din punct de vedere electrotehnic, însă, acest lucru este extrem de scăzut. În plus, pentru a nu deranja capacitatea auditivă, cercetătorilor li s-a permis să extragă doar o mică parte din energie pentru tehnologia lor.
Randament: un nanowatt de energie electrică timp de cinci ore
Potrivit acestor condiții, cercetătorii au dezvoltat un cip cu un transmițător radio care necesită extrem de puțină energie. Apoi au așezat componenta mică pe corpul unui cobai și l-au conectat la bateria naturală din urechea animalului folosind electrozi.
Tehnologia a funcționat: cercetătorii au reușit să câștige aproximativ un nanowatt de energie timp de cinci ore și să mențină funcționarea radioului - timp în care a trimis informații despre procesele chimice din urechea internă a animalului.
„Știm de 60 de ani că această baterie există în ureche și că este foarte importantă pentru auz”, spune Konstantina Stankovic de la Massachusetts Eye and Ear Infirmary. "Până acum, însă, nimeni nu a încercat să folosească bateria pentru a alimenta electronica." Acest lucru se datorează în principal faptului că regiunea cu cel mai mare potențial este considerată foarte sensibilă. Cu toate acestea, cobaiul a supraviețuit procedurii fără probleme: chiar și după ce tehnologia a fost implantată, a reacționat în continuare la fel de bine ca înainte de testele auditive.
Tehnologia este încă la mijlocul dezvoltării, următorul pas este implantarea cipului direct în ureche și apoi dovedirea capacităților sale. Cu toate acestea, într-o zi, cercetătorii speră să poată utiliza tehnologia în medicină. De exemplu, ar fi de conceput că acestea ar putea furniza energie implanturilor cohleare sau aparatelor auditive situate în apropierea urechii interne.
O altă posibilă aplicație ar fi furnizarea de energie a dispozitivelor mici, implantate, care livrează medicamente la anumite intervale. Astfel de aplicații sunt, de asemenea, în curs de dezvoltare - ca o farmacie sub piele, ca să spunem așa.