MIT研制出可植入大腦的生物電池 可驅(qū)動(dòng)電腦

　　眾所周知，葡萄糖可補(bǔ)充能量，使人體細(xì)胞更活躍。但葡萄糖能夠?yàn)榭芍踩脶t(yī)療設(shè)備甚至是未來(lái)的生物計(jì)算機(jī)提供能量嗎?答案是肯定的，體液中的酶可以氧化葡萄糖生物燃料電池，從而產(chǎn)生所需要的電能，而且法國(guó)一科研小組已經(jīng)研制出了可為人造器官供電的葡萄糖生物燃料電池。

　　今天我們要介紹的也是葡萄糖生物燃料電池，但是與之前的燃料電池有很大區(qū)別。該葡萄糖燃料電池由美國(guó)MIT的科研小組研制而成，采用硅和白金材料，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝流程制作而成。類(lèi)似于需氧動(dòng)物細(xì)胞在酶和氧氣的作用下將葡萄糖分解成電子，白金可充當(dāng)催化劑的角色，將電子從葡萄糖分子中分解出來(lái)。這塊生物燃料電池可以產(chǎn)生幾百微瓦(1微瓦=1/10毫瓦)的電能，堪比計(jì)算器內(nèi)的太陽(yáng)能電池。這些電能用來(lái)驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的電腦或者是觸發(fā)人體內(nèi)大腦內(nèi)的神經(jīng)元簇都綽綽有余。但是，理論上來(lái)講，該燃料電池會(huì)消耗人體大腦內(nèi)的一部分能量，即使你并不會(huì)察覺(jué)，不過(guò)你可能會(huì)突然發(fā)現(xiàn)自己變得很容易餓。

　　從尺寸方面來(lái)講，這塊燃料電池可謂相當(dāng)小巧，最大僅為64*64mm(2.5*2.5in)，小則只有幾毫米，如下圖黃色方塊所示。最大的黃色方塊是64*64mm的電池，在其周?chē)性S多更小的電池。按常理來(lái)說(shuō)，燃料電池的供電能力和其尺寸大小是成正比的，但是如果尺寸過(guò)大，要將其植入人體大腦就會(huì)增加許多難度。所以MIT研究團(tuán)隊(duì)就研制出了一些更微型的燃料電池，如果想要達(dá)到和大尺寸燃料電池同等的供電能力，多植入幾塊微型電池就ok了，而且操作起來(lái)會(huì)容易許多。

　　基于以下兩方面的原因，我們可以說(shuō)這是一個(gè)令人振奮的發(fā)現(xiàn)：該燃料電池具備高度的合成性，而且無(wú)需先進(jìn)的芯片制造技術(shù)就可以將其制造出來(lái)。

　　其實(shí)，葡萄糖燃料電池之前在其他領(lǐng)域也有應(yīng)用，如心臟起搏器，但是他們使用的是生物酶(類(lèi)似于人體內(nèi)的生物酶)，而且需要不斷補(bǔ)充。而白金材料則可以源源不斷地從葡萄糖內(nèi)分解出電子。此外，白金具備良好的生物相容性，不會(huì)遭到免疫系統(tǒng)的排斥。腦脊髓液幾乎是不含細(xì)胞的葡萄糖液體，正是這些液體將大腦和脊柱隔離開(kāi)來(lái)的。當(dāng)然這里所說(shuō)的腦脊髓液內(nèi)不含細(xì)胞，是指幾乎不含白細(xì)胞，所以就不會(huì)對(duì)燃料電池產(chǎn)生排斥了。

　　值得一提的是，這次研究的領(lǐng)頭人——也就是MIT電子工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授Rahul Sarpeshkar，曾經(jīng)也是混合型數(shù)字化生物設(shè)備項(xiàng)目的領(lǐng)頭人。截止目前，植入式設(shè)備大部分都需要通過(guò)外接設(shè)備進(jìn)行充電，但是Sarpeshkar團(tuán)隊(duì)這次研究的燃料電池，就可以讓植入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)自行供電

　　該燃料電池技術(shù)一旦成熟，將會(huì)用于為頭蓋骨或脊髓內(nèi)超低功耗的植入式設(shè)備提供能量來(lái)源，亦或是應(yīng)用于腦機(jī)接口領(lǐng)域的研究，如解碼大腦活動(dòng)，然后通過(guò)功能性電刺激讓人體假肢作出相應(yīng)的動(dòng)作。