美国麻省理工学院的研究者设计了一种可植入人脑的葡萄糖燃料电池，能够利用脑脊液产生电流。
 

 
大脑驱动的电池：一种新的可植入燃料电池将带动新一波仿生移植
 

    几个世纪以来，人类使用大脑的能量解决复杂谜题，创造新发明，以及奇妙的艺术设计。而现在，科学家发明了一种能够让我们利用大脑获得电能的技术。

    美国麻省理工学院的研究者设计了一种可植入人脑的葡萄糖燃料电池，能够利用脑脊液产生电流。这项发表在《公共科学图书馆 • 综合》上的研究成果显示，利用葡萄糖，可以在脑脊液中产生几百微瓦的电能，而且没有任何不良的生理学影响。

    几百微瓦的电力，的确不足以驱动谷歌的视频眼镜，或者让黑客帝国的粉丝开启一个虚拟世界。但是它足以点燃未来——毕竟，高效的大脑移植可以让瘫痪的病人重新获得移动肢体的能力。

    “我们设想，这种葡萄糖燃料电池可以为长期瘫痪的病人、盲人或大脑严重失调的人带来便利，为植入他们大脑中的脑机接口（brain-machine interfaces）供电，”领导这项研究的计算机科学家拉胡尔•萨派斯卡说道。

    目前，大多数实验性的脑机接口设备是通过感应电力传输来供电，这种供电是无线传输，或者使用一次性的电池（需要在几年以后通过外科手术取出）。这种新的微米尺度的燃料电池主要采用铂金，这种材料对人体是安全的。萨派斯卡设想，新的燃料电池可以工作数十年，不需要取出，不过他也强调，要证明这一观点还需要做动物和人体实验。

    这种微型燃料电池形似电脑芯片，人们已经在模拟脑脊髓液的盐溶液中对1~2平方毫米大小的这种燃料电池进行了测试。它的工作原理是：在活化的铂金阳极表面，脑脊髓液中的葡萄糖被氧化；而在嵌入电池末端阴极的网状单壁碳纳米管表面，氧气被还原，转化成水。燃料电池从葡萄糖中获得电子，用来发电。

   据研究者所知，这是脑脊液首次用作可植入燃料电池的介质。他们认为，这种介质提供了一种非常合适的环境，因为这里几乎不受免疫系统的监督，几乎不含任何细胞，并且葡萄糖水平和血液中相当。燃料电池还可以利用氧气梯度，阻止氧气到达阴极，从而避免可能出现的电化学短路。

    为了测试燃料电池的安全性，研究者首先要评估电池是否会对大脑中葡萄糖水平造成不利影响。根据早期的实验数据和已知的关于脑脊液中葡萄糖供给率的信息，研究人员判断，燃料电池消耗葡萄糖的速度只有2.8%，而脑脊液中重新合成葡萄糖的速度达到28%，因此，燃料电池不足以对脑脊液产生不利影响。研究者还分析了燃料电池的氧气消耗量，以确定电池不会影响大脑的供氧量。数据显示，燃料电池不会破坏脑脊液中的氧平衡。

   美国得克萨斯大学奥斯汀分校的化学工程亚当•海勒认为，这一设备看起来可行，但它还需要在动物模型中进行实验。萨派斯卡的团队近期正在计划，在未来几年内进行动物和人体实验，并且已经确定了大脑和脊髓中的一些候选区域，作为移植目标。