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据新一期《自然—生物技术》上的一项研究显示，科学家首次获取了天然存在于哺乳动物内耳中的电化学梯度并用其为一台小型无线发射器充电。通过进一步优化，该项发现或可应用于药物投递车、分子传感器或其他植入人耳附近的设备如助听器。
内耳中的“耳蜗内电位”是动物体内唯一生长在较大解剖结构中的电化学势能。捕捉耳蜗内电位能量的主要困难在于其电压和可获取的电能非常低——比在现有的最高效电路中可获得的电能还低上至少10倍。
Anantha Chandrakasan、Konstantina Stankovic等人通过使用一种特殊设计的电子芯片克服了这一困难。他们将芯片贴在被麻醉的豚鼠身体表面，与内置于耳蜗的微小电极连接上，5个小时后，他们成功地获得1nW的电能，让一台无线发射机运行起来，并将耳蜗内电位测量数据发送出去。
新浪科技讯 北京时间11月20日消息，据国外媒体报道，这一《黑客帝国》中出现的情景还仅仅是一个科幻概念，距离实现尚待时日。不过，在最近一项研究中，豚鼠的内耳被成功地转化为生物电池，预示着类似技术很可能在人类身上成为现实。豚鼠的内耳结构与人类的非常相似。研究者将电极植入豚鼠的内耳中，成功地为连接电极的无线电发射器提供了电能。整个过程中，豚鼠的听力未受到大的伤害。这是科学家首次能够控制哺乳动物体内的电化学能，为在人类内耳中植入医疗传感器提供了新途径。
“这项研究将使我们得以发展完全植入人体的电子设备(如带有无线芯片的内耳传感器)，而不需要再植入传统的电池，”麻省理工学院的电子工程师及计算机科学家Anantha Chandrakasan在电子邮件中说，“这个系统将可以维持自身运转。”
植入的电子设备能够实时监测内耳的健康，还可指示其附近几毫米之内的人体组织如颈动脉、面部神经和大脑颞叶的情况。Chandrakasan的合作者，哈佛大学的听觉外科医生斯坦科维奇(Konstantina Stankovic)称，未来的感受器还可用于检测儿童的听力障碍，或者为士兵以及有听力减弱风险的工人提供帮助。
在此之前，一些动物如蟑螂、蜗牛和蛤类等已经在实验室里成为了活体电池。不过，这次的研究首次揭示了控制哺乳动物体内电化学能的方法，也为在人类身上实现类似构想提供了可能。“内耳电池”的电力来自内耳内淋巴液和外淋巴液的电荷差。这一能量来源相对其他方法如体热、肌肉运动或颤动等更加稳定。哈佛大学和麻省理工学院的联合团队将研究成果发表在11月11日的《自然：生物技术》(Nature Biotechnology)上。
斯坦科维奇说：“内耳特别具有吸引力，因为它是一个非常稳定的能量来源，而且自始至终贯穿人的一生。”不过，由于内耳的电压，即电荷差太小，以致于开始的时候需要用一个无线电波脉冲来刺激控制线圈的启动。研究者还需要设计匹配的电子设备，因为内耳电量很小，功率只有几纳瓦特(1纳瓦特为1瓦特的十亿分之一)，所以需要先累积足够的电荷之后才能为设备供电。
“因此，要先通过存储装置积累电能，然后为需要电量更大的设备供电，”Chandrakasan解释道，“当信号发射器和传感器关闭的时候，我们必须能控制电能也完全关闭。”
联合研究团队还希望制造出大小更合适的电极，尽可能减少收集电能过程对内耳的损伤。下一步，研究人员计划将电极和电子设备同时植入豚鼠的耳朵中，而非仅仅植入电极。“我们希望能研制出完整的、包括小型传感器可的植入设备，”斯坦科维奇说，“最终，我们希望这项技术能应用在人的身上。”(任天)
