Das Biotech-Unternehmen Axorus und der Entwickler von Radiovoltaik-Batterien Arkenlight haben sich zusammengetan, um gemeinsam künstliche Nervenzellen herzustellen, die von Diamant-Betavoltaik-Zellen aus Atommüll angetrieben werden. Ihr Ziel ist es, medizinische Implantate mit einer Energiequelle zu entwickeln, die Jahrzehnte hält.
Vor einigen Jahren entwickelten Wissenschaftler der University of Bristol, UK, eine Methode, um radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken – insbesondere Kohlenstoff-14 und Tritium – zu verwenden, um sie in Diamanten umzuwandeln, die hochenergetische Elektronen oder Beta-Teilchen absorbieren können. und verwandeln sie in nutzbaren Strom.
Solche Betavoltaik-Batterien können über einen langen Zeitraum Energie erzeugen: einige zehn Jahre, einige tausend, abhängig von der Halbwertszeit bestimmter Isotope. Und trotz der Tatsache, dass sie aus Atommüll hergestellt werden, sind sie so sicher, dass sie sicher in der Nähe des menschlichen Körpers oder sogar in ihm verwendet werden können - diese Art von Strahlung dringt nicht tief in das Gewebe ein, und die hohe Härte von Diamant macht dies Gerät nahezu unzerstörbar.
Es sollte jedoch betont werden, dass es sich um winzige Energiemengen handelt, schreibt New Atlas.
Kürzlich begann Arkenlight zusammen mit dem französischen Axorus damit, die Möglichkeit zu untersuchen, Beta-Voltaik-Batterien zur Stromversorgung künstlicher Neuronen zu verwenden, die das Biotech-Unternehmen entwickelt. Neuronen sollen beschädigte Teile des Nervensystems ersetzen. Ihre Funktionen können unterschiedlich sein, zum Beispiel Signale von anderen Neuronen und Körpersystemen zu empfangen oder bei Bedarf zu senden.
„Das ist ein CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Structure)“, heißt es auf der Axorus-Website, „1.000 Mal energieeffizienter und 10 Mal kleiner als ein biologisches Neuron. Aufgrund seiner extrem hohen Empfindlichkeit ist es ideal für medizinische Implantate.“
Das Unternehmen baut derzeit eine künstliche Netzhaut, bestehend aus mehreren Neuronen und Fotodioden, die eine Pixelmatrix erzeugen und über den Sehnerv ein elektrisches Signal an das Gehirn senden. Tagsüber wird die Netzhaut mit Licht versorgt, aber um dem Patienten das Sehen bei Nacht zu ermöglichen sowie Implantate in den Darm, das endokrine System oder die Harnwege zu implantieren, sucht Axorus nach anderen Lösungen.
Eine winzige, sichere Beta-Voltaik-Batterie, die Jahrzehnte hält, kann eine ausgezeichnete Wahl für solche Geräte sein. Zu diesem Zweck haben beide Unternehmen den ersten Prototyp erstellt: ein künstliches Neuron, das von einem Tritium-Radiovoltaikgenerator gespeist wird.
Das Foto zeigt, dass die Batterie überhaupt nicht klein ist, aber vorerst - in Zukunft sollte sie auf 4 × 4 mm mit einer Dicke von nicht mehr als 50 Mikrometern reduziert werden. Ingenieure erwarten, dass es jahrzehntelang eine Leistung im Mikrowattbereich erzeugen wird.
Die Entwickler gehen davon aus, dass das Produkt 2024 auf den Markt kommt.
Es ist bekannt, dass elektrische Stimulation die Wundheilung beschleunigt, jedoch können elektrische Geräte selbst nicht immer in Weichgewebe implantiert werden, ohne den Körper zu schädigen. Wissenschaftler aus den USA haben ein implantierbares Gerät in Form eines Pflasters entwickelt, das keine Reaktion des Immunsystems hervorruft.
2022-05-27 19:40:57
Autor: Vitalii Babkin