История кардиостимуляторов – это история борьбы за жизнь. От первых громоздких аппаратов, работающих от ртутных аккумуляторов, до современных миниатюрных устройств, вживляемых под кожу, – человечество прошло долгий путь. Но одна проблема так и осталась нерешённой: ограниченный срок службы батарей.
Сейчас каждые 5-10 лет пациентам с кардиостимуляторами приходится проходить через операцию по замене элемента питания и самого устройства. Это стресс, риск осложнений, да и просто неудобство.
А что если бы существовал источник питания, работающий на внутреннем "топливе" нашего тела? Источник, который не нуждается в замене и обеспечивает бесперебойную работу кардиостимулятора долгие годы? Именно такой источник питания разработала Екатерина Вахницкая, студентка Московского физико-технического института.
В чём суть этого изобретения?
Представьте себе миниатюрную электростанцию, работающую внутри вашего тела — биотопливный элемент. Это устройство преобразует химическую энергию глюкозы, содержащейся в крови, в электричество. Глюкоза – это основной источник энергии для нашего организма, её уровень поддерживается постоянным благодаря сложным биохимическим процессам.
По словам Екатерины Вахницкой, биотопливный элемент состоит из трёх основных частей: анода, катода и электролита. На аноде происходит окисление глюкозы, при этом высвобождаются электроны и протоны. Протоны проникают через раствор электролита к катоду, а электроны "бегут" по внешней цепи, создавая электрический ток, который питает кардиостимулятор. Затем электроны возвращаются на катод, где вместе со свободными протонами участвуют в восстановлении кислорода до воды.
Звучит сложно, но на самом деле, это как дыхание: мы вдыхаем кислород, а выдыхаем углекислый газ. Биотопливный элемент "дышит" глюкозой и кислородом, производя электричество и воду.
Преимущества такого источника питания очевидны:
- Нет необходимости в замене: биотопливный элемент работает до тех пор, пока в вашем организме есть глюкоза, то есть всегда. Глюкоза – это топливо, которое всегда с вами.
- Малоинвазивный способ установки: биотопливный элемент интегрирован в стент – маленькую трубочку, которая вводится в кровеносный сосуд через прокол в вене или артерии.
Проект Екатерины "Разработка ферментного биотопливного элемента, интегрированного в стент для сосудистой хирургии" не остался незамеченным. Он стал победителем конкурса "Умник" и получил грант в размере 500 тысяч рублей. Теперь впереди тестовые испытания in vitro (в искусственных условиях) и долгий путь к клиническим исследованиям.
И, возможно, это только начало. Биотопливные элементы – интересная технология, которая может быть применена в будущем не только в кардиостимуляторах, но и в других имплантатах (например, инсулиновых помпах для больных диабетом), или для питания каких-то носимых устройств например, фитнес-трекеров или умных часов.
В общем такие технологии открывают новые возможности в медицине и улучшении качества жизни людей.