MIT ontwikkelt glucose-brandstofcel voor implantaten

Het Amerikaanse MIT heeft een brandstofcel ontwikkeld voor gebruik in het lichaam. De cel maakt gebruik van de natuurlijke brandstof glucose en kan gebruikt worden om implantaten van voldoende energie te voorzien.

De onderzoekers zijn erin geslaagd om chips te fabriceren met een maximale grootte van 64 bij 64 mm, die gebaseerd zijn op silicium. Daardoor kan het systeem geïntegreerd worden met andere electronica, waardoor de brandstofcel kan fungeren als energiebron voor implantaten; de wetenschappers denken hun vinding met name voor hersenimplantaten te kunnen gebruiken.

Het systeem werkt met platina, dat door middel van complexe chemische reacties elektronen uit glucose haalt, die gebruikt worden om elektriciteit op te wekken. Hetzelfde gebeurt in het lichaam, waar glucose in cellen wordt omgezet in andere moleculen, waarna een elektronentransportketen tot stand wordt gebracht die voor de uiteindelijke energie-opwekking zorgt.

Het is niet de eerste keer dat wetenschappers een brandstofcel ontwikkelen die gebaseerd is op glucose. Het door MIT ontwikkelde systeem is echter volledig synthetisch, terwijl doorgaans biologische moleculen worden gebruikt om een functionele glucose-brandstofcel te maken. Zo maakten onderzoekers al brandstofcellen op glucose die zij implanteerden in slakken en planten. Deze halen echter een veel lager wattage en zijn dus minder geschikt als energiebron voor implantaten. Deze biologische chips halen enkele microwatts, terwijl het op silicium gebaseerde systeem van MIT honderden microwatts opwekt.

Reacties (47)

[kloffie]

Als je een kg vetweefsel op ongeveer 9000 Kcal zet en deze chip op 0,5 wattseconde dan doe hij er ongeveer drie jaar over de energiewaarde van 1 kilo vet om te zetten in electriciteit. =)

[Reactie gewijzigd door kloffie op 28 juli 2024 21:14]

[paradoXical]

Afvallen door middel van een dergelijke chip lijkt mij uitgesloten. Het lichaam heeft een gevoelig mechanisme voor de regulatie van bloedglucose. De hoeveelheden welke nodig voor afvallen kun je simpelweg niet aan het bloed ontrekken.

Zit wel te denken, mensen met diabetes, op het moment dat deze een hyperglycemie (te hoge glucosespiegel) hebben: zet een brandstofcel aan het werk om het overtollig glucose snel in warmte om te zetten om zo weer een normale bloedsuikerspiegel te halen. Normaal zit de glucosespiegel tussen de 4 en de 8 mmol/l (gezond persoon). De chip zou vanaf 10 mm/l aan het werk kunnen!

[Reactie gewijzigd door paradoXical op 28 juli 2024 21:14]

[Anonyymm]

Los daarvan vet omzetten naar glucose gebeurt met gluconeogenese. Gluconeogenese begint met de stof pyruvaat, dit is ook het eindproduct van glycolyse (glucose afbraak). Pyruvaat kan omgezet worden in acetylCoA wat verder verwerkt kan worden bijvoorbeeld tot vetzuren. Deze kunnen wel terug omgezet worden tot acetylCoA. Maar de reactie acetylCoA omzetten in pyruvaat is niet mogelijk bij mensen omdat we het enzym niet kunnen aanmaken dat deze reactie mogelijk maakt. Planten kunnen dit wel.

[jrutgers]

combineer het hier mee.
http://www.escapistmagazine.com/news/view/117893-Artificial-Pancreas-Passes-Human-Trial

[EgMaf]

Nog even, en je kunt je mobieltje of je laptop ermee opladen
Ik vraag me ook af of hiermee een nieuwe afval rage gaat beginnen: Zet je vet om in electriciteit!

[Niet Henk]

Vet mag dan wel geen glucose zijn, maar het is voor het lichaam goed omzetbaar in glucose. Bovendien wordt bij een laag glucosegehalte minder vet aangemaakt, en meer vet afgebroken. Dus het commentaar hierboven vind ik onnodig.

[Natrak]

Sorry maar volgens mij kun je de citroenzuur cyclus beter nog even na gaan kijken...
De vetzuurstaarten kunnen via de beta-oxidatie alleen de citroenzuurcyclus in van waaruit gluconeogenese niet mogelijk is.
De triacylglycerol backbone kan wel omgezet worden in glucose, alleen kan dit alleen in de lever en is dit maar een klein aandeel van de energie die het levert.

[Reactie gewijzigd door Natrak op 28 juli 2024 21:14]

[jrutgers]

Lijkt me onwaarschijnlijk.
Glucose is namelijk suiker en geen vet.


Daar komt bij deze zijn synthetisch, dus niet lichaams eigen.
je gaat ook niet je eigen stroom opwekken, het blijft een soort batterij.

[croxz]

Dat laatste klopt niet: deze brandstofcel loopt op glucose in je lichaam. Het zou anders ook een beetje onnozele uitvinding zijn. Dat synthetische slaat op het materiaal waarvan de brandstofcel gemaakt is. Eerdere versies waren deels van biologisch materiaal en dat bleef niet zo lang goed werken.

[jrutgers]

toch vrees ik dat je ongelijk hebt.

" Het is niet de eerste keer dat wetenschappers een brandstofcel ontwikkelen die gebaseerd is op glucose. Het door MIT ontwikkelde systeem is echter volledig synthetisch, terwijl doorgaans biologische moleculen worden gebruikt om een functionele glucose-brandstofcel te maken. "

Ik denk dat het voordeel hier vooral is, het rendement, het gemak om te maken en dat het niet giftig is voor ons.

[croxz]

Het staat er niet heel duidelijk, maar het is toch echt een synthetische brandstofcel die loopt op glucose uit het lichaam. Lees anders de bron ook door:

Rapoport calculated that in theory, the glucose fuel cell could get all the sugar it needs from the cerebrospinal fluid (CSF) that bathes the brain and protects it from banging into the skull. There are very few cells in the CSF, so it’s highly unlikely that an implant located there would provoke an immune response. There is also significant glucose in the CSF, which does not generally get used by the body. Since only a small fraction of the available power is utilized by the glucose fuel cell, the impact on the brain’s function would likely be small.

[Tyr0s_Fre4k]

Ik ben bang dat hij wel gelijk heeft.

Ik ben op dit moment op de universiteit bezig met een vak Electro- en Bioelectrochemie, en ik ben een literatuuronderzoekje aan het doen naar een implanteerbare brandstofcel die op glucose-afgeleiden loopt.

Dit brandstofcelletje werd gemaakt op basis van koolstofelectroden, waarbij er enzymen op de electroden werden gebonden. Vervolgens geimplanteerd in een kakkerlak, waarna de brandstofcel zijn werk deed op glucose en zuurstof.
Deze enzymen worden uit de natuur gewonnen, en zijn dus niet synthetisch.

De brandstofcel uit dit artikel is volledig synthetisch, waardoor deze waarschijnlijk langer meegaat, en ook zijn werk efficiënter kan doen.
Het enzymbrandstofcelletje begon namelijk al na 24 uur langzaam te 'overlijden', waardoor het niet echt bruikbaar is voor in het menselijk lichaam.

Wel zeer interessante ontwikkelingen

[sfranken]

Je lichaam loopt anders op *ses (glucose, fructose, dextrose)

[--Andre--]

Helaas is vet geen glucose..... maar ach, het volk dat in die dieetdrankjes en zo gelooft, zal hier vast ook wel in trappen.

[Gmoolenbroek]

Klopt, maar bij een lage glucosespiegel in bloed zorgt het lichaam ervoor dat vet wordt omgezet in glucose. En dat kan je dan weer gebruiken.

[anboni]

Uhm, nee. Vet wordt niet omgezet in glucose. Als het glucosespiegel laag is, wordt eerst de voorraad in de lever aangesproken. Als dat op raakt, wordt er spierweefsel (eiwit) afgebroken en omgezet in glucose. Als het glucosespiegel langdurig laag is (wat overigens de enige normale en gezonde toestand voor de mens is), worden allerlei processen langzaamaan omgezet om vetten te verbranden.

[MSalters]

Eh, nee. Je lichaam is slim genoeg om eerst vet te verbranden - dat dient immers geen ander doel dan reservebrandstof - en dan pas eiwitten. Dat laatste is lastig vanwege de stikstof die afgevoerd moet worden; suikers en vetten zijn stikstof-vrij.

[sfranken]

Nee, eerst gaat de noodvoorraad in de lever eraan. Daarna pas je vet voorraad, en meestal voel je het wel.

[hoeksmarp]

Maar je kunt het prima omzetten in electriciteit. Een beetje bloederig misschien, maar vet brandt best aardig.

[4Lph4Num3r1c]

Stap op een home trainer met dynamo en mits je lang genoeg door blijft fietsen, zet je ook vet om in energie...

[Genetai]

Das zo 2012, dat moet efficienter!

[YellowCube]

dieetdrankjes bestaan wel degelijk!

[ArmouredSPony]

offtopic: Noem er een dan.

ontopic:
Mooi dat het werkt; ik meende een tijd terug al gelezen te hebben dat ze er mee bezig waren maar dat het nog niet duidelijk was of het wel kon.

Natuurlijk zijn er vrij veel toepassingen voor te bedenken; ik denk echter dat de meeste mensen bij het lezen van dit bericht direct al denken aan implantaten zoals deze in films zijn te vinden.

Zo ver zijn ze natuurlijk nog lang nog niet. Het lijkt mij overigens ook best lastig om ermee te experimenteren aangezien je niet zo maar even een implantaat bij iemand inbrengt. Maar daar zullen wel simulaties oid aan te pas komen.

[mekkieboek]

Water?

[Bilel]

Vind ik leuk.

[Dark Angel 58]

Ik vraag me ook af of hiermee een nieuwe afval rage gaat beginnen: Zet je vet om in electriciteit!

I like your idea
misschien een nieuwe afslank techniek

[f.v.b]

6 Bij 6 centimeter is een aardig grote oppervlakte. Het lijkt me tamelijk oncomfortabel om een dergelijk groot implantaat in je lichaam te hebben. Wat is een vergelijkbaar groot implantaat, waar op dit moment al veel ervaring is?

Het artikel meldt niet wat de kleinste oppervlakte is die nog nuttig is. Als de brandstofcel ook bij een oppervlak van 3 bij 3 cm meer energie oplevert dan verbruikt dan zie ik nog wel mogelijkheden.

[chime]

6 op 6 centimer is de grootste.
Op het fotootje dus dat grote vierkant.

(kan je afleiden uit het oorspronkelijke artikel)

[f.v.b]

Ik zie het nu. Ik ging ervan uit dat de rest de payload was, of dat de hele wafer 64 bij 64 mm groot was. Thanks!

[svenk91]

Plant het ergens als synthetisch orgaan en je bent na 1 operatie klaar

[Ryen]

Ik ben geen biochemicus, maar ik kan mij voorstellen dat een variant van dit apparaatje dat wél geschikt is voor stoffen die vrijkomen bij de afbraak van vet niet heel veel ingewikkelder zal zijn.
In dat geval kan ik mij ook voorstellen dat -gebruik makend van de natuurlijke regelmechanismen van het lichaam- de afbraak van vet in enige mate versneld kan worden.

Practische toepassing: Je kunt er je home-trainer mee aandrijven. Hoef je zelf niet meer te fietsen.

[Reactie gewijzigd door Ryen op 28 juli 2024 21:14]

[Delgul]

Hmm... Ik ben ook geen biochemicus, maar volgens mij zwerft die glucose gewoon in je bloed rond en is dus gemakkelijk te bereiken onafhankelijk van de plaatsing. Vet blijft zitten waar het zit en dat los je dan met 1 chipje niet op...

[Ryen]

Nee, maar het lichaam kan wel vet verbranden bij langdurige inspanning. Om dat voor elkaar te krijgen moet het vet toch ook van zijn plaats komen?
Ik weet niet of het vet getransporteerd wordt naar de plek waar het wordt verbrand dan wel of het wordt omgezet in iets anders, maar in beide gevallen wordt het uiteindelijk afgebroken.

[Smuggler]

Kan je uiteindelijk ook afvallen met veel van deze implantaten?
dan hoef je je energie niet meer zelf te verbranden maar wordt dat voor je gedaan .
Ik kijk al uit naar de eindeloze mogelijkheden van dit stukje techniek

[argon]

Dat lijkt me niet een oplossing. Het is beter om te zorgen dat je niet dik wordt Als je iets magisch vind om snel af te vallen veranderen mensen hun slechte eet/beweeg gewoontes niet.

[Atmosfeer]

Maar is een slechte eetgewoonte dan nog wel slecht

[Titusvh]

Ik vind dit een verdraaid leuke suggestie.
Als je - wat hier geloof ik nog niet zo is - een implantaat kan laten zetten dat glucose verbrandt, dan wordt als de glucose/glycogeenvoorraad op is vanzelf je vetvoorraad als energiebron aangesproken.
Desnoods zou je via inductie draadloos een accu of telefoon opladen met die energie.

Ik ben het ermee eens dat er mensen zijn die dit als vrijbrief zouden gebruiken om ongezond te eten. Maar ten eerste zijn sommige mensen erfelijk belast of via de darmflora die ze hebben meegekregen, en worden bij wijze van spreken al dik van het kijken naar een glas water. Ten tweede kan je je afvragen of dat ongezonde eetgedrag dan nog wel zo ongezond is...

[verleemen]

Aha, dus als ik t goed begrijp is glucose helemaal niet de ware voedig voor cellen, maar is dat electriciteit. Klinkt eigenlijk wel logisch achteraf gezien. maar voor mij is t een eye opener.. In weze zijn onze cellen dus electromechanische apparaatjes.. Zou je de electromagetische golven precies genoeg kunnen kanaliseren dan zou daar dus ook een cel zich door kunnen repliceren door de moleculen die energie te geven dat ze nieuwe verbindingen aan gaan die het nodig heeft om een Kopie van zichzelf te maken.

Wie weet wat dat in de toekomst gaat opleveren...

[Reactie gewijzigd door verleemen op 28 juli 2024 21:14]

[terror538]

Ben ik nou de enige die ineens spontaan moet denken aan de Matrix waar mensen worden gehouden als powercells voor de robots ?

Ik vind het wel een zeer interessante ontwikkeling, ik zie een erg mooie toekomst (alhoewel waarschijnlijk nog behoorlijk ver weg) waar we bijvoorbeeld pacemakers kunnen draaien van dit soort cellen

[Verwijderd]

Wat ik me afvraag is het volgende. Dit ding gaat een chemische reactie aan met glucose uit je lichaam. Wat voor reststoffen levert dit op? En wat dat doet dat met je lichaam?

Als je soms nagaat dat enkele microgrammen van vitamines bijvoorbeeld een dag en nacht verschil uit kunnen maken, weet ik niet of dit zulke fijne ontwikkelingen zijn.

[Simyager]

CO₂ en H₂O, dat krijg je als je glucose verbrandt . Het zal in dermate kleine hoeveelheden zijn dat je niet vergiftigt wordt van de CO₂ en H₂O. Het is geen grote orgaan, maar een kleine chipje je lichaam moet wel dat extra aankunnen, want als je sport dan verbrand je ook o.a. veel meer glucose dus je moet wel een soort 'buffer'/'capaciteit' hebben in je lichaam die dat aan kan.

[Reactie gewijzigd door Simyager op 28 juli 2024 21:14]

[Simyager]

Als je lichaam die kleine extra hoeveelheden niet aan kunt, dan moet je vooral niet bewegen, en dan ook compleet nooit meer bewegen.

Het is hetzelfde verhaal met straling, het gaat niet om de type het gaat om de totale hoeveelheid en hier is die zeer klein.

[Tyr0s_Fre4k]

C'est la dose qui fait le poison.

Oftewel, alles is giftig, 't ligt aan de hoeveelheid die je binnenkrijgt.

Ik denk dat 't gewoon wordt opgenomen in de ademhalingsketen, en je weinig last zult hebben van bijproducten.

[Verwijderd]

Of je krijgt apparaten die niet alleen op netvoeding/accu werken maar waar je ook gewoon een boterham in kan drukken voor de nodige energie

[Vrijdag]

Calvé pindakaas, welk elektronisch apparaat is er nou niet groot mee geworden

[TECHcrime]

Mars (De snack) in z'n tijd voorbij.
Ze maakte al reclame met lichten die automatisch aangaan als je voorbij loopt met een mars.

De mars is de suiker en dus energie.
Volgens mij zijn ze ook al bezig met draadloze stroom.

Dus, eet een mars en het licht gaat aan.

eat a mars, charge your phone