ANI |
Diperbarui: 05 Apr 2023 14:40 IST
Basel (Swiss), 5 April (ANI): Pada diabetes tipe 1, tubuh tidak memproduksi insulin. Ini berarti pasien harus mendapatkan hormon dari luar untuk mengatur kadar gula darahnya. Saat ini, sebagian besar dilakukan melalui pompa insulin yang dipasang langsung ke tubuh. Perangkat ini, serta aplikasi medis lainnya seperti alat pacu jantung, memerlukan suplai energi yang andal, yang saat ini dipenuhi terutama oleh daya dari baterai sekali pakai atau yang dapat diisi ulang.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Martin Fussenegger dari Departemen Sains dan Teknik Biosistem di ETH Zurich di Basel telah mempraktikkan ide yang tampaknya futuristik. Mereka telah mengembangkan sel bahan bakar implan yang menggunakan kelebihan gula darah (glukosa) dari jaringan untuk menghasilkan energi listrik. Para peneliti telah menggabungkan sel bahan bakar dengan sel beta buatan yang dikembangkan oleh kelompok mereka beberapa tahun lalu. Ini menghasilkan insulin dengan satu sentuhan tombol dan secara efektif menurunkan kadar glukosa darah seperti panutan alami mereka di pankreas.
“Banyak orang, terutama di negara industri Barat, mengonsumsi lebih banyak karbohidrat daripada yang mereka butuhkan dalam kehidupan sehari-hari,” kata Fussenegger. Hal ini, tambahnya, menyebabkan obesitas, diabetes, dan penyakit kardiovaskular. “Ini memberi kami ide untuk menggunakan kelebihan energi metabolisme ini untuk menghasilkan listrik untuk menyalakan perangkat biomedis,” katanya.
Sel bahan bakar dalam format kantong teh
Inti dari sel bahan bakar adalah anoda (elektroda) yang terbuat dari partikel nano berbasis tembaga, yang dibuat oleh tim Fussenegger khusus untuk aplikasi ini. Ini terdiri dari nanopartikel berbasis tembaga dan membagi glukosa menjadi asam glukonat dan proton untuk menghasilkan listrik, yang menggerakkan sirkuit listrik.
Dibungkus dengan kain bukan tenunan dan dilapisi dengan alginat, produk ganggang yang disetujui untuk penggunaan medis, sel bahan bakar menyerupai kantong teh kecil yang dapat ditanamkan di bawah kulit. Alginat menyerap cairan tubuh dan memungkinkan glukosa mengalir dari jaringan ke sel bahan bakar di dalamnya.
Jaringan diabetes dengan catu dayanya sendiri
Pada langkah kedua, para peneliti menggabungkan sel bahan bakar dengan kapsul yang mengandung sel beta buatan. Ini dapat dirangsang untuk memproduksi dan mengeluarkan insulin menggunakan arus listrik atau lampu LED biru. Fussenegger dan rekan-rekannya telah menguji sel perancang tersebut beberapa waktu lalu (lihat ETH News, 8 Desember 2016).
Sistem ini menggabungkan pembangkit listrik berkelanjutan dan pengiriman insulin terkontrol. Segera setelah sel bahan bakar mencatat kelebihan glukosa, ia mulai menghasilkan tenaga. Energi listrik ini kemudian digunakan untuk merangsang sel untuk memproduksi dan melepaskan insulin ke dalam darah. Akibatnya, gula darah turun ke tingkat normal. Begitu turun di bawah nilai ambang tertentu, produksi listrik dan insulin berhenti.
Energi listrik yang disediakan oleh sel bahan bakar cukup tidak hanya untuk merangsang sel perancang tetapi juga memungkinkan sistem yang ditanamkan untuk berkomunikasi dengan perangkat eksternal seperti smartphone. Ini memungkinkan pengguna potensial untuk menyesuaikan sistem melalui aplikasi yang sesuai. Seorang dokter juga dapat mengaksesnya dari jarak jauh dan melakukan penyesuaian. “Sistem baru ini secara otonom mengatur kadar insulin dan glukosa darah dan dapat digunakan untuk mengobati diabetes di masa mendatang,” kata Fussenegger.
Jalan panjang dan tidak pasti menuju kedewasaan pasar
Sistem yang ada saat ini hanya berupa prototipe. Meskipun para peneliti telah berhasil mengujinya pada tikus, mereka tidak dapat mengembangkannya menjadi produk yang dapat dipasarkan. “Membawa perangkat semacam itu ke pasar jauh melampaui sumber daya keuangan dan manusia kami,” kata Fussenegger. Ini akan membutuhkan mitra industri dengan sumber daya dan pengetahuan yang sesuai. (ANI)
