При лечении диабета I типа имплантаты применяются для подачи в кровь гормона, регулирующего уровень сахара. При этом инсулиновым помпам нужны надежные источнике энергии. Обычно для этого используются батарейки или аккумуляторы. Группа швейцарских исследователей представила новый тип системы, использующей сахар в крови для выработки электроэнергии.
Топливный элемент, благодаря специально разработанному аноду, может вместо энергии движения электрохимически преобразовывать в электричество глюкозу, присутствующую в крови и других жидкостях организма. Анод из наночастиц, созданных на основе меди, окисляет глюкозу. В итоге происходит образование глюконовой кислоты и протона, а положительно заряженные частицы включают электрическую цепь.
Для имплантации этот топливный элемент покрывают альгинатом, биологически совместимым продуктом из водорослей, впитывающим жидкость организма и заставляющим глюкозу переходить из тканей в функциональный блок. Сегодняшний прототип топливного элемента похож на маленький чайный пакетик, который можно ввести под кожу.
Ученые смогли успешно проиллюстрировать этот потенциал на примере системы выделения инсулина для лечения у мышей диабета 1 типа. Она изготовлена из бета-клеток в капсулах, которые вырабатывают и высвобождают инсулин при стимуляции электричеством или LED-освещением. Необходимый для этого источник энергии, а также своего рода сенсорная функция обеспечиваются топливным элементом для сахара в крови.
Система сочетает постоянное производство электроэнергии при избытке глюкозы и контролируемый выброс инсулина. Энергия стимулирует клетки, чтобы те вырабатывали инсулин и выбрасывали его в кровь, где в результате снижается уровень сахара. Как только он опускается ниже определенного порога, выработка электроэнергии и инсулина прекращается. В заключение старший автор работы Мартин Фуссенеггер подчеркивает практическую пользу разработки:
Новая система независимо регулирует в крови уровень инсулина, а значит, уровень сахара и в будущем может применяться для лечения диабета.
Однако, несмотря на успешное тестирование прототипа на мышиной модели, концепция все еще находится на ранней стадии разработки.
