Пятница, 29 марта, 2024

Вогон сегодня

Избранные новости из Галактики

Вогон сегодня
Экономические сценарии

Батарейки: изобрели такую, которая заряжается за счет реакций человеческого организма

Представьте, если бы мы могли питать биомедицинские устройства внутри тела. Это приведет к важным достижениям в области медицинских исследований и огромному потенциалу для новых применений в химических сенсорах, системах доставки лекарств и устройствах электростимуляции.

Согласно пресс-релизу института, опубликованному в четверг, исследователи из Бингемтонского университета изобрели биобатарею размером с капсулу, которая, по их мнению, может стать решением для диагностических инструментов, исследующих труднодоступный тонкий кишечник. Для неуправляемых диагностических инструментов традиционные батареи, с одной стороны, имеют ограниченный срок службы, с другой стороны, используемые материалы могут быть опасны при проглатывании.

Профессор Seokheun «Sean» Choi, преподаватель кафедры электротехники и вычислительной техники Колледжа инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона, возглавил команду, которая недавно опубликовала свои выводы в журнале Advanced Energy Materials.

«Есть определенные области тонкой кишки, которые недоступны, и именно поэтому для решения этой проблемы были разработаны проглатываемые камеры», — сказал Чой. «Они могут делать многое, например визуализировать и осязать, даже вводить лекарства. Проблема в блоке питания. До сих пор в электронике используются первичные батареи, которые имеют ограниченный запас энергии и не могут функционировать в течение длительного времени».

Новое решение основано на открытиях Чоя за последнее десятилетие по использованию бактерий для создания низкого уровня электричества, которое может питать датчики и соединения Wi-Fi.

Поэтому биобатареи Чоя используют совершенно новый подход, состоящий из микробных топливных элементов с спорообразующими бактериями Bacillus subtilis, которые остаются инертными, пока не достигнут тонкого кишечника. «Как заставить топливный микроэлемент избирательно работать в тонком кишечнике? Мы используем pH-чувствительную мембрану, для активации которой требуются определенные условия», — сказал Чой. «Если мы посмотрим на наш желудочно-кишечный тракт, у пищевода нейтральный pH, такой же, как у тонкой кишки, но время прохождения составляет всего 10 секунд. Он не активируется в этой области и никогда не будет работать в желудке, где очень низкий pH. Он работает только в тонком кишечнике». Тем, кто может быть против приема внутрь бактерий, Чой отвечает, что наши тела заполнены нетоксичными микробами, которые помогают пищеварению и другим функциям.

«Мы используем эти споры как бездействующие биокатализаторы, которые можно хранить», — сказал он. «Споры могут прорастать, когда питательные вещества доступны, и могут возобновить вегетативную жизнь и генерировать энергию». Исследование совсем недавно (оно только что было опубликовано), но Чой и его студенты уже планируют улучшить биобатареи. Они хотят увеличить скорость полного прорастания топливного элемента. В настоящее время это занимает около часа.

Кроме того, ячейка генерирует плотность мощности около 100 микроватт на квадратный сантиметр — этого достаточно для беспроводной передачи, но увеличение в 10 раз дало бы гораздо больше возможностей для использования. «Я считаю, что у нашего микротопливного элемента огромный потенциал, но впереди еще долгий путь», — сказал он. Очевидно, что эти батареи необходимо будет протестировать, прежде чем их можно будет производить массово.


Телеграмма
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей из журнала «Экономические сценарии».

⇒ Зарегистрируйтесь сейчас


Умы

Статья «Батарейки: одна изобретена, которая заряжается за счет реакций человеческого тела» взята из Scenari Economici .


Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/batterie-inventata-una-che-si-carica-attraverso-le-reazioni-del-corpo-umano/ в Fri, 09 Dec 2022 22:33:25 +0000.