Компании Arkenlight и Axorus объединились для создания прототипа первого искусственного нейрона... работающего от алмазной бета-вольтаической батареи... изготовленной из ядерных отходов.
Цель инженеров состоит в том, чтобы разработать имплантаты для медицины со встроенными источниками энергии, которые будут работать десятилетиями без подзарядки, а значит, без замены, операций и прочих сложностей.
Однако... к компании Arkenlight у нас много вопросов. После предыдущего поста мои друзья-химики разнесли "концепцию" в пух и прах.
Компания Arkenlight была создана исследователями из Бристольского университета, которые в 2016 году разработали способ извлечения из радиоактивных отходов атомных электростанций изотопа углерода 14C - из частей реактора, подвергшихся воздействию излучения топливных стержней.
Собственно, на этом всё. Планов у них много, исследований, коллабораций и договорённостей тоже, но реальные перспективы технологии и её применения не ясны.
Что предлагают представители Arkenlight? Внедрить углерод-14 в алмазы (алмазы, напомню, состоят из атомов углерода). "Фонящие" элементы будут генерировать высокоэнергетические электроны, или бета-частицы, которые можно будет превращать в полезную для имплантата электроэнергию.
Согласно прогнозам, такие бета-вольтаические батареи будут генерировать энергию в течение очень долгого времени — некоторые смогут работать десятилетия, другие — и вовсе тысячи лет, в зависимости от периода полураспада конкретного изотопа, который используют инженеры.
Генеральный директор Arkenlight Морган Бордман сообщает, что такая технология безопасна для использования вблизи или даже внутри человеческого тела. Впрочем, в исследованиях на живых организмах он и его команда это ещё не проверяли.
Бета-излучение такого рода не проникает через кожу человека, сообщает Бордман. А значит, пациент, по крайней мере, не будет опасен для окружающих.
Что касается безопасности для самого человека-носителя такой батареи, то чрезвычайная твёрдость алмазной структуры позволяет предположить, что сломать такую батарейку практически невозможно.
Но, даже если она каким-то образом треснет, риск всё еще будет низким, уверен Бордман. Правда, он тут же добавляет, что это пока лишь умозаключения - сначала нужно провести испытания на разрушения, чтобы это продемонстрировать.
С другой стороны, если представить себе, в каких условиях треснет батарейка, то, наверное, ткани и органы человека (и сам человек) уже будут не жизнеспособны.
Новая батарейка будет давать крошечное количество энергии (не люблю слово "крошечный" в отношении энергии, но смысл ясен). Однако для питания "слабенького" имплантата этого должно хватить.
Поэтому в последнее время Arkenlight работает с французской компанией Axorus над изучением возможности использования бета-вольтаических микробатарей для питания искусственных нейронов, разрабатываемых Axorus.
Эти искусственные нейроны предназначены для встраивания в нервную систему пациента и выполнения множества функций, основанных на их способности общаться с биологическими нейронами, «прислушиваться» к сигналам, посылаемым другими нейронами и другими системами, и посылать собственные сигналы тогда, когда это будет необходимо.
"Эта схема до 1000 раз более энергоэффективна и до 10 раз меньше, чем настоящий биологический нейрон. Очень высокая чувствительность делает её идеальной для медицинских имплантатов", - сообщается на сайте компании.
Читайте также: В Красноярске предложили дешёвый метод создания ядерных батареек
Axorus надеется в будущем использовать свои устройства самыми разными способами.
Так, в настоящее время компания разрабатывает целую искусственную сетчатку, которая объединяет искусственные нейроны с чувствительными к свету фотодиодами. Таким образом получается матрица «пикселей», которые могут считывать входящий свет и посылать электрический сигнал в мозг через зрительный нерв.
Разработанная для пациентов, страдающих возрастной дегенерацией жёлтого пятна, искусственная сетчатка призвана вернуть людям зрения в центральной области зрения (пока только в чёрно-белом цвете).
Эти искусственные сетчатки будут питаться от окружающего света, заявляют в компании, но специалисты Axorus также ищут решения для их питания ночью.
Также компания рассматривает ряд других приложений для своих искусственных нейронов в мозге, эндокринной системе, кишечнике и мочевыводящей системе, где такие нейроны потенциально помогут лечить самые разные виды расстройств. Загвоздка в том, что внутри организма человека довольно темно, то есть внешний свет для их питания использовать не получится.
Крошечная и, ключевое, безопасная бета-гальваническая батарея, работающая десятилетиями, могла бы идеально подойти для таких устройств. Поэтому Axorus и Arkenlight объединились, чтобы создать доказательство работоспособности концепции: первый искусственный нейрон, работающий от тритиевого радиоэлектрического генератора энергии.
Яркое пятно на первом снимке нашей статьи — это сам нейрон, а в толстом чёрном днище внизу находится батарея. Это устройство пока ещё слишком велико, чтобы его можно было вставить в глаз. Но целевой размер Arkenlight для этой тритиевой батареи — квадрат 4x4 мм с толщиной менее 50 микрометров.
Хотя окончательная мощность и ожидаемый срок службы такой батареи и нейрона ещё не определены, компания заявляет, что ожидает, что эти устройства будут генерировать микроватты энергии в течение десятилетий.
"Путь к минимально жизнеспособному продукту требует многократных итераций по совершенствованию рецептуры и процесса, чтобы обеспечить максимально возможную удельную мощность, - оправдывается Бордман. - На этом пути нам нужно провести множество испытаний, чтобы определить и отработать стандарты для стабильного производства и безопасности. Это нетривиальные задачи, требующие много времени и усилий".
В последнем он, впрочем, прав. Тут ещё стоит добавить: и много вливаний средств со стороны инвесторов. (Сейчас каждый второй россиянин знает, сколько денег и лет необходимо, чтобы создать завод по производству чипов. Эта разработка из той же серии.)
Тем временем компания по-прежнему надеется, что к 2024 году она сможет вывести какой-то продукт на рынок. Хотя, честно говоря, я не верю, что это возможно. Но, если в конце концов британцам удастся продемонстрировать, что эти батареи безопасны, надёжно работают в человеческом теле, и обеспечивают полезную мощность, несмотря на крошечные размеры, эта технология однозначно получит целый ряд медицинских приложений.
И, скорее всего, в будущем мы уже будем совсем иным образом относиться к слову "киборг". Слово "старение" уйдёт в прошлое, а возраст будет определяться процентом кибернетизации организма.
Мы пишем о самых выдающихся достижениях науки, суперсовременных технологиях и их внедрении в нашу жизнь, рассказываем о том, каким будет будущее человечества.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, Twitter*, ВК, Facebook*, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене.
* заблокированы или запрещены в РФ.
