Изследователите използват естествени батерии в ухото - DER SPIEGEL

Новоразработен чип: имплантиран във вътрешното ухо, той трябва да се снабдява с електричество

Снимка: Патрик П. Мерсие

В дълбините на ушите си бозайниците - и следователно и хората - имат естествена батерия: камера, която използва йони за генериране на електрически потенциал и стимулиране на нервите. Сега изследователите са успели да почукат в тази ушна батерия с малък имплант. Те се надяват, че един ден технологията ще може да захранва слуховите импланти и други медицински устройства в ухото, пишат учените, водени от Патрик Мерсие от Масачузетския технологичен институт (MIT) в списание "Nature Biotechnology".

За да чуе, ухото преобразува механичен сигнал, вибрациите на тъпанчето, в електрохимичен, който може да бъде дешифриран от мозъка. В този процес батерията в ухото играе решаваща роля: тя осигурява електричеството, което генерира електрохимичните сигнали. Камерата на батерията, разположена в слушалката, е разделена на две части със специална мембрана. Дисбалансът на калиевите йони от едната страна и натриевите йони от другата страна на мембраната създава електрическо напрежение, стимулирано от специални помпи, които могат да преместват йони от едната страна към другата.

Няма друго място в тялото на животно с толкова голяма структура, генерираща електричество. Въпреки това, за да могат да използват акумулатора за себе си, изследователите трябваше да преодолеят препятствието: Структурата има най-високото електрическо напрежение в тялото - поне извън отделните клетки. От гледна точка на електротехниката обаче това е изключително ниско. Освен това, за да не нарушават слуха, изследователите имаха право да отделят само малка част от енергията за своята технология.

Добив: Един нановат електричество за пет часа

В съответствие с тези условия изследователите разработиха чип с радиопредавател, който изисква изключително малко енергия. След това те поставиха малкия компонент върху тялото на морско свинче и го свързаха с естествената батерия в ухото на животното с помощта на електроди.

Технологията работи: изследователите успяха да получат мощност от около един нановат за пет часа и да поддържат радиото да работи - през това време тя изпраща информация за химичните процеси във вътрешното ухо на животното.

„От 60 години знаем, че тази батерия съществува в ухото и че е много важна за слуха“, казва Константина Станкович от Масачузетската очна и ушна лазарета. "Досега обаче никой не се е опитвал да използва батерията за захранване на електрониката." Това се дължи главно на факта, че регионът с най-голям потенциал се счита за много чувствителен. Морското свинче обаче оцелява безпроблемно в процедурата: дори след имплантирането на технологията, тя все още реагира, както и преди, при тестове на слуха.

Технологията все още е в средата на разработка, следващата стъпка е да имплантирате чипа директно в ухото и след това да докажете възможностите му. Един ден обаче изследователите се надяват да могат да използват технологията в медицината. Например би било възможно да могат да захранват кохлеарни импланти или слухови апарати, разположени близо до вътрешното ухо.

Друго възможно приложение би било снабдяването с енергия на малки, имплантирани устройства, които доставят лекарства през определени интервали. Такива приложения също се разработват в момента - като аптека под кожата, така да се каже.