Znajdź zawartość

Na Uniwersytecie Josepha Fouriera w Grenoble powstało ogniwo paliwowe zasilane glukozą i tlenem pochodzącymi z organizmu żywej istoty. Naukowcy pracujący pod kierunkiem doktora Serge'a Cosniera wszczepili je zwierzęciu laboratoryjnemu. Niewykluczone zatem, że w ciągu najbliższych dwóch dekad pojawią się ogniwa, które będzie można wszczepiać ludziom, a które zasilą najróżniejsze wykorzystywane przez nas urządzenia. Najbardziej oczywistym zastosowaniem dla takich ogniw jest zapewnienie energii implantom. Dzięki postępom medycyny i techniki powstają coraz nowocześniejsze implanty, z których wiele wymaga zasilania. Nawet w rozrusznikach serca, wymagających niewiele energii, baterie trzeba wymieniać co 5 lat. Tymczasem co piąty 70-latek, któremu wszczepiono rozrusznik, żyje przez kolejne 20 lat. To oznacza konieczność przeprowadzenia 3 kosztownych i ryzykownych zabiegów chirurgicznych związanych z wymianą baterii. W przyszłości mogą powstać sztuczne nerki, kończyny czy oczy, które będą potrzebowały znacznie więcej energii niż rozruszniki. Chirurgiczna wymiana baterii co kilka miesięcy będzie obarczona zbyt wysokimi kosztami i ryzykiem. Stworzenie ogniwa paliwowego, które może korzystać ze znajdujących się w organizmie substancji to krok w odpowiednią stronę. Wspomniane ogniwo jest stosunkowo proste. Składa się z dwóch elektrod. Zadaniem jednej jest usuwanie elektronów z glukozy, zadaniem drugiej - przekazywanie elektronów do molekuł tlenu i wodoru. Połączenie elektrod tworzy obwód, którym płynie prąd. Zarówno glukoza jak i tlen są łatwo dostępne w organizmie człowieka. Teoretycznie takie ogniwo mogłoby pracować przez całe życie osoby je posiadającej. Idea produkcji energii z glukozy i tlenu znajdujących się w płynach fizjologicznych narodziła się w latach 70. ubiegłego wieku. Stworzone wówczas ogniwa zapewniały jednak zbyt mało energii. Obecnie zbudowano wydajne ogniwo, a przyczyniły się do tego badania nad... enzymami. Okazało się bowiem, że oksydaza glukozy bardzo dobrze radzi sobie z usuwaniem elektronów z glukozy. Jest bardzo efektywna w generowaniu elektronów - mówi profesor Itamar Willner z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie, który w 2002 roku stwierdził, iż postępy w biotechnologii pozwolą pewnego dnia na stworzenie efektywnego ogniwa paliwowego zasilanego płynami ustrojowymi. Doktor Cosnier i jego grupa postanowili wykorzystać biotechnologię oraz odkrycia w dziedzinie węglowych nanorurek. Zdecydowali, że nadszedł czas, by spróbować stworzyć ogniwo. W ubiegłym roku wszczepili takie urządzenie szczurowi. Znajdowało się ono w ciele zwierzęcia przez 40 dni. W tym czasie pracowało bez najmniejszych zakłóceń, produkowało prąd i nie zauważono żadnych - ani fizjologicznych ani behawioralnych - skutków ubocznych u zwierzęcia. Uczeni stworzyli prosty system. Jedna z elektrod składa się z pasty z węglowych nanorurek wymieszanej z oksydazą glukozy, a druga z glukozy i oksydazy polifenolu. W elektrodach znajduje się platynowe okablowanie przekazujące energię elektryczną. elektrody zamknięto w specjalnym materiale, które ma uniemożliwić przenikanie materiałów z których są zbudowane do organizmu. Całość dodatkowo owinięto materiałem, który zabezpiecza ogniwo przed odrzuceniem przez organizm. Doktor Cosnier zauważa, że szczur jest zbyt mały, by wyprodukować ilość energii wystarczającą do zasilenie implantu. Dlatego planuje w przyszłości wszczepić swoje urządzenie krowie. Przed naukowcami jest jeszcze dużo pracy. Cosnier zdaje sobie z tego sprawę. Dzisiaj możemy wygenerować tyle energii, by zasilić sztuczny mięsień zwieracza lub rozrusznik serca. Już w tej chwili pracujemy nad systemem, który wyprodukuje 50-krotnie więcej energii, co pozwoli na zasilanie znacznie bardziej wymagających urządzeń - stwierdza.

Ćwicząc, mężczyźni zaczynają się pocić dużo wcześniej od kobiet, a w trakcie sesji gimnastycznej pocą się 2-krotnie bardziej od przedstawicielek płci pięknej. Wg naukowców z Osaka International University i Kobe University, oznacza to, że męski organizm pracuje efektywniej. W studium wzięło udział 20 kobiet i 17 mężczyzn (połowa była sprawna fizycznie). Wszyscy ochotnicy przez godzinę pedałowali z różną intensywnością na rowerze treningowym. W pomieszczeniu panowała temperatura 30 stopni Celsjusza. Pocenie mierzono za pomocą specjalnego urządzenia. W ten sposób Japończycy ustalili, że w dowolnym momencie na calu kwadratowym skóry czoła, klatki piersiowej, pleców, przedramienia i uda mężczyzn wydzielało się 2-krotnie więcej potu niż u cyklistek. Temperatura ciała kobiet musiała osiągnąć znacznie wyższy pułap, nim zaczęły się one w ogóle pocić. Stałe treningi zwiększają potliwość u obu płci, lecz większa poprawa w tym zakresie następuje u mężczyzn. Różnica staje się jeszcze bardziej zaznaczona przy intensywnych ćwiczeniach. U niewytrenowanych kobiet zaobserwowano najgorszą, czyli najsłabszą reakcję – by zaczęły się pocić, wzrost temperatury musiał być u nich największy. Wcześniejsze badania sugerowały, że mężczyźni pocą się bardziej częściowo z powodu wyższego poziomu testosteronu w organizmie. Szef połączonych zespołów z Kobe i Osaki dr Yoshimitsu Inoue uważa, że istnieją przyczyny ewolucyjne, dla których płcie tak różnie reagują na wysiłek i ekstremalne temperatury. Kobiety generalnie mają mniej płynów ustrojowych niż mężczyźni i mogą się łatwiej odwodnić. Stąd mniejsza potliwość stanowi strategię adaptacyjną, pozwalającą przeżyć w gorącym środowisku, podczas gdy wyższy wskaźnik pocenia u mężczyzn zwiększa wydajność pracy.