Ученые НИЦ «Курчатовский институт» разрабатывают метод получения электричества из глюкозы, содержащейся в крови человека. Предполагается, что технология позволит пользователям кардиостимуляторов обойтись без замены батареек, а значит, избежать дополнительных хирургических вмешательств.
По словам замруководителя отдела биотехнологий и биоэнергетики комплекса НБИКС-технологий НИЦ «Курчатовский институт» Павла Готовцева, электрический ток получается из глюкозы, которая содержится в крови и других физиологических жидкостях.
«Электроэнергия генерируется за счет прямого химического преобразования. В кровоток внедряется биотопливный элемент. Это система с двумя электродами, на одном из них или на обоих расположены биокатализаторы. При этом на аноде происходит разложение органических соединений (в данном случае глюкозы), в результате чего образуются свободные электроны. Они по цепи движутся к катоду. А положительно заряженные атомы водорода через расположенную между электродами специальную мембрану (она проницаема практически только для них) направляются к катоду, где и получают утерянные электроны. Затем они вступают в реакцию с кислородом, образуя обычную воду», — цитируют Готовцева «Известия».
Для отработки новой технологии ученые создали в лабораторных условиях модели фрагментов кровеносной системы. В них был внедрен небольшой (размером около 5 см) биотопливный элемент. При этом удалось получить электрический ток мощностью от 15 до 40 микроватт.
«Этого достаточно для работы современного кардиостимулятора, причем человек никакого дискомфорта ощущать не будет», — подчеркнул Готовцев.
Ученые планируют тестировать новую технологию на животных. В случае успешного прохождения доклинических испытаний на ее внедрение в клиническую практику потребуется порядка 10 лет. Предполагается, что пациенту будут делать одну операцию, после чего кардиостимулятор будет эксплуатироваться пожизненно, оставаясь в организме.
Создание описанных источников тока позволит специалистам в будущем разрабатывать и другие имплантируемые устройства, требующие постоянного энергоснабжения.
Однако по словам завлабораторией оценки и коррекции сердечно-сосудистого риска Национального медицинского исследовательского центра профилактической медицины Минздрава РФ Мехмана Мамедова, даже если испытания пройдут успешно, устройство было бы логично снабжать и традиционным источником энергии. «Уровень глюкозы у человека постоянно меняется. Если он достаточен, то прибор может работать автономно, если нет — нужна запасная батарейка», — считает эксперт.