Ο κρίσιμος ρόλος της δύναμης στα συστήματα του τεχνητόυ παγκρέατος

Τα συστήματα του τεχνητού παγκρέατος, γνωστά και ως συστήματα χορήγησης ινσουλίνης κλειστού τύπου, αντιπροσωπεύουν μία από τις σημαντικότερες προόδους στη διαχείριση του διαβήτη κατά την τελευταία δεκαετία. Αυτές οι συσκευές παρακολουθούν συνεχώς τα διαστημικά επίπεδα γλυκόζης μέσω συνεχούς παρακολούθησης της γλυκόζης (CGM) και ρυθμίζουν αυτόματα την παροχή ινσουλίνης μέσω μιας αντλίας ινσουλίνης, μιμούμενοι τη λειτουργία ενός υγιούς παγκρέατος. Αυτή η λειτουργία κλειστού σωλήνα απαιτεί σταθερή, αξιόπιστη παροχή ενέργειας— όχι μόνο να τρέξει τον αισθητήρα και τους κινητήρες αντλίας, αλλά και να τροφοδοτήσει ασύρματη επικοινωνία μεταξύ των συστατικών, αλγορίθμους επί του σκάφους, ελέγχους ασφάλειας, και διεπαφές χρήστη. Οποιαδήποτε διακοπή της ισχύος, ακόμη και για λίγα λεπτά, μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια του γλυκαιμικού ελέγχου, πιθανή υπογλυκαιμία ή υπεργλυκαιμία, και δυσλειτουργία των συσκευών. Καθώς αυτά τα συστήματα γίνονται μικρότερα, πιο διακριτικά, και περισσότερο ενσωματωμένα στην καθημερινή ζωή, η ανάγκη για καινοτόμους πηγές ενέργειας που μπορούν να φθαρούν και να λειτουργήσουν με μεγάλη διάρκεια, συμπαγείς παράγοντες και φιλική προς το χρήστη, έχει γίνει μια κορυφαία προτεραιότητα τόσο για τους κατασκευαστές και τους ερευνητές.

Πραγματικότητα κατανάλωσης ενέργειας σε συσκευές κλειστού κυκλώματος

Το σύγχρονο τεχνητό σύστημα παγκρέατος συνδυάζει συνήθως πολλά υποσυστήματα, το καθένα με το δικό του προφίλ ισχύος. Το συστατικό CGM, συμπεριλαμβανομένου του ηλεκτροχημικού αισθητήρα, του πομπού και της κεραίας, μπορεί να τραβήξει οπουδήποτε από 50 έως 200 μικροβάτ σε σταθερή κατάσταση, με κορυφές κατά τη μετάδοση δεδομένων. Η αντλία ινσουλίνης περιλαμβάνει ένα μικρο- μοτέρ και ένα έμβολο που μπορεί να αντλήσει αρκετές εκατοντάδες χιλιοστά κατά τη διάρκεια μιας παράδοσης bolus, αν και η μέση ισχύς με το χρόνο είναι χαμηλότερη. Ο αλγόριθμος ελέγχου, που συχνά τρέχει σε ένα ειδικό μικροελεγκτή ή ένα smartphone, προσθέτει υπολογιστικό φορτίο. Επιπλέον, πολλά συστήματα ενσωματώνουν χαρακτηριστικά ασφαλείας όπως οι περιττοί επεξεργαστές, οι κινητήρες κραδασμών για ειδοποιήσεις, και οι εφεδρικές μπαταρίες για λειτουργία χωρίς επαναχρησιμοποίηση ενέργειας. Μαζί, αυτά τα στοιχεία επιβάλλουν μια ζήτηση ισχύος περίπου 300 έως 1000 χιλιομέτρων κατά μέσο όρο, με απαιτήσεις αιχμής που μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερες. Για μια συσκευή που πρέπει να λειτουργεί συνεχώς για ημέρες ή και εβδομάδες χωρίς επαναχρησιμοποίηση, η ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας από 10 έως 30 watt&mad είναι κοινός.

Διακόπτες σε Φορητή Αποθήκευση και Παραγωγή Ενέργειας

Αναγνωρίζοντας τους περιορισμούς των συμβατικών άκαμπτων κυττάρων ιόντων λιθίου σε ιατρικά φορητά, ερευνητικές ομάδες και εταιρείες ακολουθούν πολλαπλές παράλληλες διαδρομές για την εξουσία της επόμενης γενιάς των τεχνητών συσκευών πάγκρεας. Οι ακόλουθες καινοτομίες αντιπροσωπεύουν τις πιο ελπιδοφόρους κατευθύνσεις που βρίσκονται σήμερα υπό ανάπτυξη ή πρώιμη εμπορευματοποίηση.

Ευέλικτες μπαταρίες με λεπτή μεμβράνη

Οι ευέλικτες μπαταρίες λεπτοφίλμ κατασκευάζονται με στρώματα ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης και μεμβράνες λεπτών ηλεκτροδίων που εναποτίθενται σε εύκαμπτα υποστρώματα όπως πολυμερές ή κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά κύτταρα πουγκιού, αυτές οι μπαταρίες μπορούν να λυγίσουν, να συστρέφονται και να συμμορφωθούν με την καμπυλότητα του ανθρώπινου σώματος χωρίς απομόνωση ή απώλεια χωρητικότητας. Εταιρείες όπως Jenax[[1]] και Η ενέργεια εκτύπωσης[] έχουν επιδείξει κύτταρα με πυκνότητες ενέργειας που πλησιάζουν 200 Wh/L ενώ διατηρούν ευελιξία πάνω από χιλιάδες κύκλους κάμψης. Για ένα τεχνητό πάγκρεας επίθεμα που φοριέται στην κοιλιά ή στον βραχίονα, μια μπαταρία λεπτού υμενίου μπορεί να ενσωματωθεί απευθείας στο περίβλημα της συσκευής, εξαλείφοντας την ανάγκη για ξεχωριστό διαμέρισμα μπαταρίας και μειώνοντας το συνολικό πάχος των λιθίου μόνο με νέες παραλλαγές με εκτυπώσιμα ηλεκτρόδια και χημικές εγκαταστάσεις που βασίζονται σε ψευδάργυρο, βελτιώνοντας την ασφάλεια των ιατρικών εφαρμογών.

Ενέργεια Συγκομιδή από το Σώμα και το Περιβάλλον

Μια από τις πιο κομψές λύσεις στην πρόκληση της ενέργειας είναι να απορροφήσει ενέργεια από το weer’ το σώμα του ή το περιβάλλον γύρω, μειώνοντας ή εξαλείφοντας την ανάγκη για εξωτερική χρέωση.

Κινητική Συγκομιδή Ενέργειας

Οι μικροσυσκευές που είναι ενσωματωμένες σε ένα τεχνητό πάγκρεας ή φοριούνται σε μια ζώνη μπορούν να συλλαμβάνουν ενέργεια από το περπάτημα, τις κινήσεις των χεριών, ή ακόμα και την αναπνοή. Έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Σαν Ντιέγκο δείχνει ένα ευέλικτο πιεζοηλεκτρικό τρύγο που παράγει έως 1 mW από τα κανονικά βάδισμα gaits— αρκετά για να τροφοδοτήσει ένα χαμηλής ισχύος πομπό CGM, αλλά ακόμα ανεπαρκή για ολόκληρο το σύστημα. Συνδυάζοντας πολλαπλούς θεριστές ή ενσωματώνοντάς τους με υπερκαπάτσιτορ για την παράδοση της ισχύος έκρηξης είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση. Triboelectric nanogenators (TENGs), που παράγουν φορτίο από τη συρόμενη επαφή μεταξύ υλικών, έχουν επίσης δοκιμαστεί. Μια μελέτη 2023 που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications] ανέφερε ένα δέρμα-attachable TENG που παράγεται έως 5 mW υπό τυπική μακροπρόθεσμη αντοχή και ρύθμιση του σήματος παραμένουν μηχανικών εμποδίων.

Θερμική Συγκομιδή Ενέργειας

Οι θερμοηλεκτρικές γεννήτριες (TEGs) εκμεταλλεύονται τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του δέρματος (~32–34°C) και του ατμοσφαιρικού αέρα για να παράγουν τάση. Προόδους σε εύκαμπτα θερμοηλεκτρικά υλικά, όπως τα νανοσύμπανα τελλουρίου bismuth και οργανικά πολυμερή, έχουν αυξήσει την αποδοτικότητα των φθαρτών TEGs σε πυκνότητες ισχύος 20–50 μW/cm2. Ενώ δεν είναι αρκετό για να τρέξει ένα ολόκληρο τεχνητό πάγκρεας μόνο, TEGs μπορεί να συμπληρώσει την ισχύ της μπαταρίας, επέκταση του χρόνου λειτουργίας της συσκευής κατά 20–30%. Ερευνητές στο MIT έχουν αποδείξει πρωτότυπα που ενσωματώνουν συστοιχίες TEG σε ένα μαλακό έμπλαστρο σιλικόνης, επιτυγχάνοντας άνετη επαφή και σταθερή παραγωγή. Ο μεγαλύτερος περιορισμός είναι η ελάχιστη κλίση θερμοκρασίας σε ένα καλά εξοπλισμένο σώμα; Η απόδοση βελτιώνεται σε ψυχρότερα περιβάλλοντα ή όταν η θερμοκρασία του αέρα διαφέρει σημαντικά από τη θερμοκρασία του δέρματος.

Κύτταρα βιοκαυσίμων

Μια πιο φουτουριστική προσέγγιση χρησιμοποιεί ένζυμα ή μικροοργανισμούς για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια από γλυκόζη ή γαλακτικό που υπάρχει σε ιδρώτα ή διαστημικό υγρό. Μια ενζυματική κυψέλη βιοκαυσίμου (EBFC) μπορεί θεωρητικά να παράγει έως 1 mW/cm2 από φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζης. Επειδή το καύσιμο τροφοδοτείται συνεχώς από το σώμα, η συσκευή θα μπορούσε να λειτουργεί επ' αόριστον χωρίς επαναφόρτιση. Πρακτικές προκλήσεις περιλαμβάνουν τη σταθερότητα ενζύμων επί ημέρες και εβδομάδες, τη φθορά ηλεκτροδίων και τη μεταβλητότητα της παραγωγής ενέργειας με μεταβολική κατάσταση. Πρόσφατες εργασίες από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου έδειξαν EBFCs που διατηρούν πάνω από το 80% της αρχικής τους παραγωγής ισχύος για 30 ημέρες in vitro, και αρκετές εταιρείες διερευνούν την ενσωμάτωση σε αισθητήρες CGM που θα μπορούσαν ταυτόχρονα να τροφοδοτήσουν τους εαυτούς τους και την αντλία ινσουλίνης. Ωστόσο, καμία κυψέλη βιοκαυσίμου δεν έχει ακόμη εγκριθεί για χρήση σε ιατρική συσκευή, και έχουν καθιερωθεί ρυθμιστικές οδήσεις.

Ασύρματη Φόρτιση για Αδιάλειπτη Καθημερινή Χρήση

Για τις συσκευές του πάγκρεας, η ασύρματη φόρτιση εξαλείφει την ανάγκη για εκτεθειμένες επαφές, μειώνοντας τον κίνδυνο μόλυνσης και απλοποιώντας τη στεγανοποίηση. Τα νέα συστήματα αντηχηρικής σύζευξης μπορούν να φορτίσουν μέσω πολλών χιλιοστομέτρων στρώματος επαφής δέρματος, επιτρέποντας στον χρήστη να επαναφορτίσει τη συσκευή του απλά τοποθετώντας την σε ένα μαξιλάρι για 30 έως 60 λεπτά κάθε μέρα. Μερικές ερευνητικές ομάδες διερευνούν τη φωνητική μεταφορά ενέργειας (WPT) σε υψηλότερες συχνότητες (6,78 MHz) για να επιτύχουν μεγαλύτερη χωρική ελευθερία, έτσι ώστε η συσκευή δεν χρειάζεται να είναι ακριβώς ευθυγραμμισμένη. Επιπλέον, η έννοια της υπερ-αεροπορικής φόρτισης] με τη χρήση χαμηλής ισχύος ραδιοσυχνότητας (RF) ελέγχεται, αν και η αποδοτικότητα είναι πολύ χαμηλή (πολύ χαμηλή κάτω από 1%) και απίθανο να παρέχει σημαντική ισχύ για μια ενεργή αντλία.Παρ' όλα αυτά, ακόμη και μια περιορισμένη RFle charge μπορεί να διατηρήσει μια υπερσυσκευή ασφαλείας για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

Στερεό-κρατικές μπαταρίες: Ανώτερη πυκνότητα και ενδογενής ασφάλεια

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αντικαθιστούν τον ηλεκτρολύτη υγρής ή πολυμερούς πηκτής με κεραμικό ή στερεό πολυμερές ηλεκτρολύτη, επιτρέποντας τη χρήση ανοδίων μετάλλων λιθίου για πολύ μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα—ενδεχομένως 300–400 Wh/L έναντι 200– 250 Wh/L για συμβατικό Li-ion. Για τα φορητά ιατροτεχνολογικά προϊόντα, το μεγαλύτερο πλεονέκτημα είναι η ασφάλεια: οι στερεοί ηλεκτρολύτες είναι μη εύφλεκτοι και δεν διαρρέουν, εξαλείφοντας τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής που έχει πλήξει κάποια ηλεκτρονικά ηλεκτρονικά προϊόντα των καταναλωτών. Οι εταιρείες όπως Blue Solutions και QuantumScape είναι η κλιμακωτή παραγωγή για εφαρμογές αυτοκινήτων και καταναλωτών, αλλά και οι μικρότεροι παράγοντες για τις φορητές μπαταρίες.

Ενσώματα Οφέλη για Ασθενείς και Κλινικά Αποτελέσματα

Κάθε μια από αυτές τις καινοτομίες ενέργειας μεταφράζεται άμεσα σε βελτιωμένη εμπειρία χρήστη και αποτελέσματα για την υγεία των ατόμων με διαβήτη. Το πιο άμεσο όφελος είναι [[LFT:0]] επεκτάθηκε χρόνο λειτουργίας συσκευών[[LFT:1]. Τα τρέχοντα τεχνητά συστήματα πάγκρεας συχνά απαιτούν από τους χρήστες να επαναφορτίζουν τις αντλίες τους κάθε 24 έως 72 ώρες. Καινοτομίες όπως το λεπτό φιλμ και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν να επεκτείνουν ότι σε 7–14 ημέρες ή περισσότερο, μειώνοντας δραματικά το βάρος της καθημερινής ρουτίνας φόρτισης. Αυτή η ευκολία ενθαρρύνει τη συνεπή χρήση, η οποία συσχετίζεται με καλύτερο γλυκαιμικό έλεγχο. Μια μελέτη 2022 σε [LFT:2]Diabetes Technology & Θεραπευτικά[LT:3] διαπίστωσε ότι οι χρήστες που φόρτισαν τις συσκευές τους λιγότερο από μία φορά την εβδομάδα είχαν 12% περισσότερο χρόνο σε εύρος (70–180 mg/dL) από εκείνους που χρεώνουν καθημερινά, πιθανώς σε λιγότερες διακοπές και μειωμένη κόπωση.

Επιπλέον, μειωμένο μέγεθος και βάρος συσκευής[ που καθίσταται δυνατή από εύκαμπτες και υψηλής ενεργειακής πυκνότητας μπαταρίες βελτιώνει την άνεση και τη διακριτική ευχέρεια. Ένα λεπτότερο, ελαφρύτερο έμπλαστρο μπορεί να φορεθεί κάτω από ρούχα χωρίς διόγκωση, μείωση της αυτοσυνειδητότητας και βελτίωση της προσκόλλησης, ιδιαίτερα μεταξύ εφήβων και νέων ενηλίκων. Προηγμένη ασφάλεια [ που ενεργοποιείται από χημικούς συμπαγούς κατάστασης και λεπτού φιλμ μειώνει τον κίνδυνο βλάβης της μπαταρίας, πρήξιμο ή υπερθέρμανση, τα οποία είναι σπάνια αλλά αφορούν συμβατικά κύτταρα ιόντων λιθίου. Η ασύρματη φόρτιση εξαλείφει τα ζητήματα μηχανικής φθοράς και μόλυνσης των λιμένων, αυξάνοντας τη διάρκεια της συσκευής και μειώνοντας τις ανακλήσεις.

Για ασθενείς με διαβήτη τύπου 1, η ενσωμάτωση της συγκομιδής ενέργειας[] θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε πραγματικά μη-συντήρηση συσκευές που δεν χρειάζεται ποτέ να αφαιρεθούν για φόρτιση, επιτρέποντας συνεχή έλεγχο κλειστού loop χωρίς διακοπές. Αυτό θα ήταν ιδιαίτερα πολύτιμο κατά τη διάρκεια του ύπνου, όταν οι χρήστες θα μπορούσαν διαφορετικά να αφαιρέσουν μια συσκευή για να το φορτίσουν και έτσι να χάσουν την αυτοματοποιημένη παράδοση ινσουλίνης σε μια νύχτα. Μελέτες δείχνουν ότι ακόμη και τα σύντομα διαλείμματα στη θεραπεία κλειστού loop μπορεί να οδηγήσουν σε γλυκοφιλικές εκδρομές, έτσι η αδιάκοπη ισχύς είναι μια κλινική προτεραιότητα.

Παραμένουσες Προκλήσεις στο Δρόμο προς Υιοθεσία

Παρά τη συναρπαστική πρόοδο, πολλά εμπόδια πρέπει να ξεπεραστούν πριν αυτές οι καινοτομίες ισχύος γίνει πρότυπο σε εμπορικές τεχνητές συσκευές πάγκρεας.

  • Κατασκευή κλιμάκωση και κόστος:[ Ευέλικτες μπαταρίες και κυψέλες στερεάς κατάστασης απαιτούν νέες γραμμές παραγωγής και υλικά που είναι σήμερα ακριβότερα από τα παραδοσιακά Λι-ιόντα. Για μια ιατρική συσκευή που μπορεί να λιανική πώληση για εκατοντάδες δολάρια, προσθέτοντας δεκάδες δολάρια στο κόστος της μπαταρίας είναι ένα σημαντικό εμπόδιο. Οι οικονομίες κλίμακας στους τομείς των ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών οχημάτων καταναλωτών θα βοηθήσουν να μειωθεί το κόστος, αλλά ειδικές προσαρμογές συσκευών (προσαρμοσμένο σχήμα, βιοσυμβατή συσκευασία) προσθέστε πριμοδότηση.
  • ⁇ ιαθεσιμότητα και Διάρκεια ζωής:[ Οι φορητές ιατρικές συσκευές πρέπει να αντέχουν την καθημερινή φθορά, συμπεριλαμβανομένης της κάμψης, του ιδρώτα, των άκρων της θερμοκρασίας και περιστασιακές επιπτώσεις. Οι ευέλικτες μπαταρίες πρέπει να διατηρούν τη χωρητικότητα για εκατοντάδες κύκλους χωρίς να σπάνε ή να διασπώνται. Οι συσκευές συγκομιδής ενέργειας πρέπει να αντιστέκονται στην υγρασία και τη διάβρωση. Οι επιταχυνόμενες δοκιμές γήρανσης υποδηλώνουν ότι οι τρέχουσες μπαταρίες λεπτής μεμβράνης μπορούν να επιβιώσουν 1000+ κύκλους κάμψης, αλλά η επικύρωση από τον πραγματικό κόσμο για χρόνια χρήσης συνεχίζεται.
  • ⁇ υθμιστική Έγκριση:[[LFT:1] Οι ιατρικές συσκευές απαιτούν αυστηρή δοκιμή για βιοσυμβατότητα, ασφάλεια και ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC). Για τους συλλέκτες ενέργειας που χρησιμοποιούν θερμοηλεκτρικά ή πιεζοηλεκτρικά υλικά, πρέπει να δημιουργηθούν νέα δεδομένα βιοσυμβατότητας. Η Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) και οι ευρωπαϊκοί κοινοποιημένοι οργανισμοί θεσπίζουν κατευθυντήριες γραμμές για τα ευέλικτα ηλεκτρονικά, αλλά κάθε νέα χημεία μπαταρίας ή ασύρματο σύστημα φόρτισης απαιτεί προέγκριση ή 510(k) υποβολή με εκτεταμένη τεκμηρίωση. Το FDA έχει προδράσει στην παροχή οδών για τεχνητά συστατικά του πάγκρεας, αλλά οι σχετικές με την ενέργεια υποβολές μπορούν να λάβουν 12–18 μήνες;18 μήνες.
  • Αποδοχή και ενσωμάτωση χρηστών:[ Ακόμα και η καλύτερη τεχνολογία χρειάζεται buy-in χρήστη. Μερικοί ασθενείς μπορεί να διστάζουν να φορτίσουν μια συσκευή ασύρματα (παραδεχόμενες ανησυχίες ακτινοβολίας) ή να φορούν μια συσκευή με ένα μηχάνημα συγκομιδής ενέργειας που αισθάνεται ζεστό ή δονείται. Η θέρμανση από ασύρματα μαξιλάρια φόρτισης πρέπει να περιορίζεται για να αποφευχθεί η ενόχληση. Οι ομάδες σχεδιασμού πρέπει να διεξάγουν μελέτες ανθρώπινων παραγόντων για να διασφαλιστεί ότι η λειτουργία επαναφόρτισης τελετουργικό ή χωρίς συντήρηση ευθυγραμμίζεται με τις συμπεριφορές πραγματικού κόσμου.
  • Περιβαλλοντικές και Διαθέσιμες Εξετάσεις: Όπως συμβαίνει με όλες τις μπαταρίες, η διάθεση στο τέλος της ζωής αποτελεί ανησυχία. Οι μπαταρίες με λεπτά φιλμ συχνά χρησιμοποιούν σπάνια ή τοξικά μέταλλα, αν και πολλοί κατασκευαστές κινούνται προς ανακυκλώσιμα ή βιοδιασπώμενα υλικά.

Looking Ahead: Η επόμενη γενιά συστημάτων κλειστού κυκλώματος

Η τροχιά των πηγών ενέργειας που μπορούν να φορεθούν είναι προς ευφυή συστήματα που συνδυάζουν πολλαπλές πηγές ενέργειας και βελτιστοποιώντας την κατανάλωση. Για παράδειγμα, ένα μελλοντικό τεχνητό πάγκρεας μπορεί να ενσωματώσει μια πρωτογενή μπαταρία λεπτού φιλμ για την αρχική ισχύ, ένα στερεό-κατάσταση επαναφορτιζόμενο κύτταρο για φορτία αιχμής, ένα TENG ή TEG για τη φόρτιση ⁇ κλ κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, και ασύρματη φόρτιση για την υλοπλήρωση μέχρι τη νύχτα. Ο μικρο-ελεγκτής της συσκευής θα μπορούσε να τρέξει αλγόριθμους μάθησης μηχανών για την πρόβλεψη της ζήτησης ισχύος με βάση τα πρότυπα δραστηριότητας χρήστη’s και να προσαρμόσει τον προγραμματισμό παράδοσης ινσουλίνης για την ευθυγράμμιση με τη διαθέσιμη ενέργεια. Αυτό [[LFT:0]

Οι αναδυόμενες τεχνολογίες περιλαμβάνουν επίσης υπερκαπακωτές[] με υψηλή πυκνότητα ισχύος για την παράδοση σε έκρηξη κατά τη διάρκεια των boluses, εκτυπωμένες μπαταρίες που μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας διαδικασίες roll-to-roll παρόμοιες με την εκτύπωση εφημερίδων, και ευέλικτες ηλιακές κυψέλες[] που μπορούν να συλλέξουν το φως του περιβάλλοντος σε εσωτερικούς χώρους (αν και σε πολύ χαμηλή ισχύ). Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ πρόσφατα απέδειξαν αυτοδύναμη βιοαισθητήρα [LFT:7] που χρησιμοποιεί μια κυψέλη βιοκαυσίμων γλυκόζης για να τρέξει τόσο τον αισθητήρα όσο και έναν ασύρματο πομπό, προτείνοντας ένα πιθανό μέλλον όπου ένα τεχνητό πάγκρεας δεν απαιτεί καμία εξωτερική πηγή ενέργειας.

Αρκετές start-ups είναι ήδη εμπορευματοποιώντας ευέλικτες ιατρικές μπαταρίες. Enfucell παράγει τυπωμένες εύκαμπτες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε φορητές ιατρικές επιθέματα, και ]Η Cambridge Nanosystems αναπτύσσει υπερκαπακωτές με βάση γραφένιο. Σημαντικές εταιρείες ιατρικών συσκευών όπως η Medtronic, Insulet, και Tandem Diabetes Care επενδύουν ενεργά σε λύσεις ενέργειας επόμενης γενιάς, όπως αποδεικνύεται από πρόσφατες καταγραφές και συνεργασίες με τις νέες μπαταρίες μπαταριών. Η αγορά για τις φορητές ιατρικές συσκευές μπαταρίες προβλέπεται να ξεπεράσει τα 5 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2028, με τεχνητά συστήματα πάγκρεας που αντιπροσωπεύουν ένα βασικό τμήμα ανάπτυξης.

Συμπέρασμα

Οι καινοτομίες στις πηγές ενέργειας που μπορούν να φθαρούν δεν είναι απλώς πρόσθετες βελτιώσεις&mdash· είναι θεμελιωτικοί ενεργοποιητές για το επόμενο κύμα των συσκευών του τεχνητού παγκρέατος. Με την παροχή μεγαλύτερων χρόνων λειτουργίας, μικρότερων παραγόντων μορφής, εγγενούς ασφάλειας και μειωμένης επιβάρυνσης του χρήστη, τεχνολογίες όπως οι εύκαμπτες μπαταρίες λεπτού φιλμ, η συλλογή ενέργειας, η ασύρματη φόρτιση και τα κύτταρα στερεάς κατάστασης μετατρέπουν ό,τι είναι δυνατόν στη διαχείριση του διαβήτη. Καθώς αυτές οι λύσεις ενέργειας ωριμάζουν και αποκτούν ρυθμιστική έγκριση, θα επιτρέψουν στα άτομα με διαβήτη να βιώσουν πραγματικά συνεχή, χωρίς ανησυχία αυτοματοποιημένη παράδοση ινσουλίνης. Το αποτέλεσμα δεν θα είναι μόνο καλύτερα γλυκοδημικά αποτελέσματα, αλλά και μια ουσιαστική βελτίωση στην ποιότητα του life— απελευθερώνοντας τους χρήστες από το συνεχές άγχος της φόρτισης συσκευών και της αποτυχίας της μπαταρίας. Το μέλλον των τεχνητών συστημάτων παγκρέατος είναι φωτεινό, και τροφοδοτείται από την καινοτομία.