|
哺乳動(dòng)物的內耳深處都是一個(gè)天然電池：一個(gè)充滿(mǎn)了離子的小室，能產(chǎn)生電壓驅動(dòng)神經(jīng)信號。據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，來(lái)自麻省理工學(xué)院、馬薩諸塞眼耳醫院等單位的研究人員，首次證明了這種“電池”能給植入的電子設備供電，而且不會(huì )損害聽(tīng)力。植入內耳的設備可用來(lái)監控生物活動(dòng)，比如聽(tīng)到聲音、平衡失調或對治療的反應。最終，植入設備本身可發(fā)展成一種治療手段。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《自然·生物技術(shù)》雜志上。 “60年前我們就知道有一種‘電池’對聽(tīng)力非常重要，但沒(méi)人會(huì )用它給電器供電�！瘪R薩諸塞眼耳醫院耳外科醫生康斯坦尼亞·斯坦科維奇說(shuō)。 耳朵能把機械壓力——耳膜的振動(dòng)——轉換為大腦可處理的電信號，而生物電池是信號電流的電源。電池室位于內耳一個(gè)叫做耳蝸的地方，由一層膜隔開(kāi)，這里一些細胞已經(jīng)特化成專(zhuān)用的離子泵。膜的另一邊是不平衡的鉀、鈉離子，結合這些細胞泵的特殊排列形式，就產(chǎn)生了電壓。雖然此處電壓是體內最高的(至少對單個(gè)細胞而言)，但仍然非常低，而且為了不擾亂聽(tīng)力，可用電流只能占其很小一部分。 麻省理工學(xué)院微系統技術(shù)實(shí)驗室研究員安納薩·錢(qián)德拉卡珊小組開(kāi)發(fā)的低功率芯片正好解決了這一問(wèn)題。他們還在芯片上裝了一種超低功率無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，以獲得所檢測的數據。由于生物電池的電壓不穩定，芯片上還裝了電源轉換線(xiàn)路，就像一般電子設備電源線(xiàn)兩端的盒式轉換器，能逐漸充電。充電時(shí)間一般為40秒到4分鐘，就能給發(fā)射器供電。信號頻率本身就指示了內耳的電化性質(zhì)。 在實(shí)驗中，研究人員在豚鼠內耳生物電池膜的兩邊植入了電極，并將低功率芯片與電極相連。芯片留在豚鼠體外，但它非常小，足以放入中耳腔內。植入電極設備后，豚鼠在聽(tīng)力測試中反應正常，該設備也能以無(wú)線(xiàn)方式傳輸數據，報告耳朵和外部接收器的化學(xué)情況。 凱斯西儲大學(xué)耳鼻喉系董事長(cháng)克利夫·梅杰利恩說(shuō)，這項研究有三種可能的應用：耳蝸植入、診斷疾病及作為植入式助聽(tīng)器。用耳蝸本身的低壓產(chǎn)生電流，這就讓它變成了一種電源，給植入耳蝸的電子設備供電。此外，如果能檢測出各種疾病狀態(tài)下的電壓，基于這種電流輸出偏差，可能開(kāi)發(fā)出一種診斷計算方法。 |
