Искусственные клетки для питания медицинских имплантатов: дизайн от учёных Yale

Исследователи из Йельского университета разработали проект искусственных клеток, которые мощнее и эффективнее своих природных аналогов и в будущем смогут питать крошечные медицинские имплантаты.

Учёные задались вопросом, можно ли создать искусственную версию электроцита – генерирующей электричество клетки электрического угря – в качестве потенциального источника энергии.

На основе нового проекта как руководства исследователи смоделировали искусственную клетку, способную воспроизводить выработку энергии электроцитом. Результат оказался неожиданным: искусственная клетка может превзойти природную.

Ключевые характеристики искусственной клетки:

• Способна производить на 28% больше электричества, чем природный электроцит угря.
• Эффективность преобразования химической энергии клетки в электричество выше на 31%.

Хотя угри используют тысячи электроцитов для генерации заряда до 600 вольт, новая модель показывает, что можно создать миниатюрную «биобатарею» из нескольких десятков искусственных клеток. Для питания небольших устройств, таких как имплантаты сетчатки или протезы, достаточно батареи толщиной всего около ¼ дюйма (≈6.35 мм).

Перспективы и проблемы:

• Для работы клеткам всё ещё нужен источник энергии. Предполагается, что их можно питать аналогично природным, например, используя бактерии для рециклинга ATP с помощью глюкозы.
• Такие клетки, интегрированные в медицинские имплантаты, будут иметь большое преимущество перед обычными батареями: при поломке они не выделяют токсинов в организм.

Публикация: Nature Nanotechnology, advanced online publication, 10.1038/nnano.2008.274