Darth Vader és Luke Skywalker műkeze, a sci-fi jövőképek röntgenszemei és egyéb szuperimplantjai még nincsenek elérhető közelségben, de a technológia már beindult. Viszont mi hajtja ezeket a beépített extrákat? A jelek szerint az új “üzemanyag” lehet akár a cukor is.
Ugyan a bevezetőben említett testjavító megoldások még mindig a tudományos fantasztikum területén játszanak, azért az emberi szervezetbe rejtett implantátumok és érzékelők már régóta igen hatékony segítséget nyújtanak az orvostudományban, többek között a diagnosztika, vagy egyes testi funkciók kiegyensúlyozása terén. A Parkinson-kór kezelésében, például a mélyagyi stimulációhoz használt szenzorok, vagy a szívritmus-szabályozók kis túlzással ma már mindennaposnak számítanak, és sok millió ember életét könnyítik meg. Azonban ezeket az eszközöket a mai napig legtöbbször a klasszikus értelemben vett, bár persze a lehető legmodernebb technológiákkal miniatürizált és “frissített” akkumulátorok látják el energiával. Ez teljesen biztonságos és bevett módszer, de azért vannak hátrányai és kérdéses pontjai – nagyon leegyszerűsítve például nem igazán ideális, hogy az emberen nincsenek lepattintható kis ajtócskák, amin keresztül „elemet lehet cserélni” a beépített kütyükben, és egyelőre szerencsére USB-C aljzatokat sem építenek nemesebb testrészeinkbe, hogy aztán a fali csatlakozó mellett ácsorogva várjuk ki a teljes feltöltöttséget jelző bipbipelést.
Egy új fejlesztésnek köszönhetően azonban új módszerrel lehetne táplálni az implantátumokat, hiszen minden eddiginél kisebb és jobb teljesítményű glükóz üzemanyagcellát fejlesztettek ki a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) és a Massachusetts Institute of Technology (MIT) tudósai, ami ráadásul nem igényel külön töltést sem, hiszen az emberi szervezetben található cukorból nyeri az energiát.
A “cukorcella” ötlete nem újkeletű, hiszen már a 70-es években folytak ilyen jellegű kutatások, ám a lítium alapú akkumulátorok elterjedése és hatékonysága lelassította ezeket a fejlesztéseket. Nagyjából a kétezres évek közepére jutottunk el oda, hogy ismét érdemes volt elővenni ezt az elgondolást, és 2012-ben az MIT kutatói elő is álltak egy kezdeti prototípussal, amely már a korai megoldások jó néhány hibáját kiküszöbölte. Ám ez az eszköz még műanyagra épült, ráadásul tartalmazott olyan enzimeket, amelynek következményeként ezek a cukorcellák meglehetősen korlátozott élettartamúak voltak, így további 10 évet kellett várni egy komolyabb áttörésre.
A mostani TUM-MIT fejlesztés már kerámiát használ a műanyag helyett, és enzimeket sem használ a folyamatban, ráadásul egészen elképesztően vékonyra sikeredett, tehát sokkal több helyre beépíthető. Az új megoldás mindössze 400 nanométer vastagságú (ez az emberi hajszál átmérőjének századrésze), és 150 apró glükózcellát sikerült benne egy szilícium lapkára helyezni, aminek segítségével a technológia kombinálható a hagyományos félvezető anyagokkal. Ez megkönnyítheti az üzemanyagcella alkalmazását az implantátumokat és érzékelőket fejlesztő vállalatok számára. Ráadásul, mivel jelenleg az implantátumok térfogatának 90%-át a lítium akkumulátorok teszik ki, egészen új területeket nyithat egy ilyen apró áramforrás a miniatürizálás tekintetében is.
Az új glükózcella teljesítmény tekintetében is abszolút bajnok, hiszen az előbb említett prototípus 80 millivolt csúcsfeszültséget generált, ami elegendő jónéhány érzékelő, vagy egyéb, testbe ültetett elektronikus eszköz táplálására. Ezzel az az eszköz a valaha volt legnagyobb teljesítménysűrűségű (adott méretből a legnagyobb teljesítményre képes) üzemanyagcella, amit implantátumok számára fejlesztettek. Azzal pedig, hogy a 2012-es fejlesztéshez képest elhagyták a műanyagot és az akkor használt platinát és helyette többek között kerámia elektrolitokat használtak, egy ellenállóbb, költséghatékonyabb, könnyebben miniatürizáltható és biokompatibilis új eszközt született. Természetesen az új technológiára épülő eszközök fejlesztése és elterjedése hosszadalmas folyamat, ezért még ne a mostani karácsonyi szezonra várjuk a cukorcellás műszemeket és hatodik ujjakat a boltok polcaira – no és persze az efféle implantátumok nem is ilyen konzumer-tálalásban lesznek elérhetőek. Hogy mikor ajánlhatják fel az orvosaink a miniatűr cukor-akkuval ellátott testi extrákat, azt (és itt elnézést a kihagyhatatlan poénért) majd megmondják az elemzők.
