MIT研制出可植入大脑的生物电池可驱动电脑

众所周知&＃xff0c;葡萄糖可补充能量&＃xff0c;使人体细胞更活跃。但葡萄糖能够为可植入医疗设备甚至是未来的生物计算机提供能量吗&＃xff1f;答案是肯定的&＃xff0c;体液中的酶可以氧化葡萄糖生物燃料电池&＃xff0c;从而产生所需要的电能&＃xff0c;而且法国一科研小组已经研制出了可为人造器官供电的葡萄糖生物燃料电池。

今天我们要介绍的也是葡萄糖生物燃料电池&＃xff0c;但是与之前的燃料电池有很大区别。该葡萄糖燃料电池由美国MIT的科研小组研制而成&＃xff0c;采用硅和白金材料&＃xff0c;通过标准的半导体制造工艺流程制作而成。类似于需氧动物细胞在酶和氧气的作用下将葡萄糖分解成电子&＃xff0c;白金可充当催化剂的角色&＃xff0c;将电子从葡萄糖分子中分解出来。这块生物燃料电池可以产生几百微瓦&＃xff08;1微瓦&＃61;1/10毫瓦&＃xff09;的电能&＃xff0c;堪比计算器内的太阳能电池。这些电能用来驱动复杂的电脑或者是触发人体内大脑内的神经元簇都绰绰有余。但是&＃xff0c;理论上来讲&＃xff0c;该燃料电池会消耗人体大脑内的一部分能量&＃xff0c;即使你并不会察觉&＃xff0c;不过你可能会突然发现自己变得很容易饿。

从尺寸方面来讲&＃xff0c;这块燃料电池可谓相当小巧&＃xff0c;最大仅为64*64mm&＃xff08;2.5*2.5in&＃xff09;&＃xff0c;小则只有几毫米&＃xff0c;如下图黄色方块所示。最大的黄色方块是64*64mm的电池&＃xff0c;在其周围有许多更小的电池。按常理来说&＃xff0c;燃料电池的供电能力和其尺寸大小是成正比的&＃xff0c;但是如果尺寸过大&＃xff0c;要将其植入人体大脑就会增加许多难度。所以MIT研究团队就研制出了一些更微型的燃料电池&＃xff0c;如果想要达到和大尺寸燃料电池同等的供电能力&＃xff0c;多植入几块微型电池就ok了&＃xff0c;而且操作起来会容易许多。
基于以下两方面的原因&＃xff0c;我们可以说这是一个令人振奋的发现&＃xff1a;该燃料电池具备高度的合成性&＃xff0c;而且无需先进的芯片制造技术就可以将其制造出来。

其实&＃xff0c;葡萄糖燃料电池之前在其他领域也有应用&＃xff0c;如心脏起搏器&＃xff0c;但是他们使用的是生物酶&＃xff08;类似于人体内的生物酶&＃xff09;&＃xff0c;而且需要不断补充。而白金材料则可以源源不断地从葡萄糖内分解出电子。此外&＃xff0c;白金具备良好的生物相容性&＃xff0c;不会遭到免疫系统的排斥。脑脊髓液几乎是不含细胞的葡萄糖液体&＃xff0c;正是这些液体将大脑和脊柱隔离开来的。当然这里所说的脑脊髓液内不含细胞&＃xff0c;是指几乎不含白细胞&＃xff0c;所以就不会对燃料电池产生排斥了。

值得一提的是&＃xff0c;这次研究的领头人——也就是MIT电子工程及计算机科学系副教授Rahul Sarpeshkar&＃xff0c;曾经也是混合型数字化生物设备项目的领头人。截止目前&＃xff0c;植入式设备大部分都需要通过外接设备进行充电&＃xff0c;但是Sarpeshkar团队这次研究的燃料电池&＃xff0c;就可以让植入式设备实现自行供电。

该燃料电池技术一旦成熟&＃xff0c;将会用于为头盖骨或脊髓内超低功耗的植入式设备提供能量来源&＃xff0c;亦或是应用于脑机接口领域的研究&＃xff0c;如解码大脑活动&＃xff0c;然后通过功能性电刺激让人体假肢作出相应的动作。

ViaExtremetech