26/05/2022 - (Bateria de diamante nuclear da Arkenlight, em fase de protótipo de pré-produção). Arkenlight e Axorus se uniram para prototipar o primeiro neurônio artificial alimentado por uma bateria betavoltaica de diamante feita de lixo nuclear. O objetivo é desenvolver implantes de grau médico com fontes de energia que durem décadas sem recarga. Já cobrimos detalhadamente a tecnologia de bateria betavoltaica baseada em diamante da Arkenlight.
Em resumo, esta empresa foi formada por pesquisadores da Universidade de Bristol que desenvolveram um meio para retirar pedaços de resíduos radioativos de usinas nucleares – especificamente, carbono-14 e trítio de peças de reator que foram expostas à radiação da haste de combustível – e converter transformá-los em diamantes que podem coletar os elétrons de alta energia, ou partículas beta, que emitem e transformá-los em eletricidade utilizável.
Essas baterias beta-voltaicas gerarão energia por um tempo extremamente longo – algumas podem ser projetadas para durar décadas, outras por milhares de anos, dependendo da meia-vida do isótopo específico que usam. E apesar do fato de que eles são feitos de lixo nuclear radioativo, o CEO da Arkenlight, Morgan Boardman, nos diz por e-mail que eles são muito seguros para uso próximo ou mesmo dentro do corpo humano.
"Externamente", escreve Boardman, "radiação beta desse tipo não penetra na pele humana. Internamente, não há emissão de atividade na superfície mensurável, então o risco é mínimo. A extrema dureza da estrutura do diamante torna quase impossível quebrar, e mesmo se fraturado o risco ainda é baixo - embora isso exija testes destrutivos para demonstrar. Deve-se considerar uma força forte o suficiente para danificar um diamante - naquele momento, um vazamento de dose muito baixa em uma borda quebrada da célula de energia provavelmente seria a menor das preocupações de um paciente!"
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É importante notar, porém, que estamos falando de pequenas quantidades de energia aqui, e que outras empresas que prometem alimentar dispositivos de consumo e carros elétricos com baterias nucleares de diamante ainda precisam demonstrar como farão isso sem ter baterias maiores e mais pesado do que os próprios dispositivos. Ultimamente, a Arkenlight tem trabalhado com a empresa francesa Axorus, para explorar a possibilidade de usar microbaterias betavoltaicas para alimentar os neurônios artificiais que a Axorus vem desenvolvendo.
Esses neurônios artificiais são projetados para se encaixar no sistema nervoso de um paciente e executar uma variedade de funções, com base em sua capacidade de se comunicar com neurônios biológicos, "ouvir" sinais enviados por outros neurônios e outros sistemas e enviar sinais próprios quando necessário. . "É um circuito CMOS", diz o site da empresa, "até 1.000 vezes mais energeticamente eficiente e até 10x menor que um neurônio biológico. Sua sensibilidade muito alta o torna ideal para implantes médicos".
A bateria beta de trítio de estágio inicial da Arkenlight, na caixa preta, alimenta um neurônio artificial Axorus, no círculo de luz, em uma prova de conceito que ambas as empresas esperam que leve a um implante de nível médico.
Existem várias maneiras pelas quais a Axorus espera usar esses tipos de dispositivos. A empresa está atualmente desenvolvendo uma retina artificial, que combina vários neurônios artificiais com fotodiodos, criando uma matriz de "pixels" que podem ler a luz recebida e enviar um sinal elétrico ao cérebro através do nervo óptico. Projetado para pacientes com degeneração macular relacionada à idade, visa devolver às pessoas a parte central de sua visão, embora inicialmente apenas em preto e branco.
Essas retinas artificiais serão alimentadas pela própria luz ambiente, mas a Axorus está procurando soluções para alimentá-las à noite, e a empresa tem uma série de outras aplicações em mente para seus neurônios artificiais no cérebro, sistema endócrino, intestino e o sistema urinário onde eles podem potencialmente tratar todos os tipos de distúrbios – mas nenhuma luz estará disponível para alimentá-los.
Uma pequena e segura bateria betavoltaica que dura décadas pode ser perfeita para esses dispositivos, então a Axorus e a Arkenlight se uniram para construir uma prova de conceito: o primeiro neurônio artificial alimentado por um microgerador radiovoltaico de trítio. Aqui está.
O ponto brilhante no topo é o próprio neurônio, e a caixa preta robusta na parte inferior abriga a bateria beta. Se isso parece um pouco grande para caber dentro do seu globo ocular, não se preocupe; O tamanho alvo da Arkenlight para esta bateria de trítio é um quadrado de 4 x 4 mm (0,16 x 0,16 polegadas) com uma espessura inferior a 50 mícrons. Embora a produção final e a expectativa de vida ainda não tenham sido definidas, a empresa diz que espera que essas coisas gerem microwatts de energia por décadas.
Esses neurônios artificiais podem ser inseridos no sistema nervoso quando necessário. Eles podem ler sinais de neurônios biológicos e receber entradas de sistemas externos e, em seguida, enviar sinais elétricos de volta ao sistema nervoso.
Ainda há um caminho a percorrer. "Embora estejamos produzindo diamantes agora", diz Boardman, "o caminho para um produto mínimo viável requer várias iterações no refinamento da receita e do processo para garantir a maior densidade de energia possível. Ao longo desse caminho, precisamos realizar muitos testes definir e garantir padrões de produção e segurança consistentes. Essas não são tarefas triviais e exigem muito tempo e esforço. Ainda estamos a vários anos de ter um produto disponível comercialmente, embora estejamos trabalhando com clientes iniciais (como Axorus) em alinhando nosso esforço com suas necessidades. Esses tipos de colaborações de pesquisa inicial são típicas e altamente favoráveis, pois promovem o desenvolvimento do produto e normalmente terminam em um relacionamento comercial."
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Ainda assim, a empresa continua esperançosa de que possa obter algo comercializado até 2024 e, se puder demonstrar que essas baterias são seguras e confiáveis dentro do corpo humano e fornecem uma quantidade útil de energia em um pacote minúsculo, eles podem encontrar uma variedade de outras aplicações médicas para conectar na pista. Coisas fascinantes. Confira um vídeo sobre a retina artificial Axorus e a tecnologia de neurônios abaixo.
Fonte: Arkenlight, Axorus