اختراع باتری زیستی با قابلیت شارژ در داخل بدن انسان

محققان دانشگاه بینگ همتون یک باتری زیستی به اندازه کپسول اختراع کرده اند که ممکن است راه حلی برای دسترسی به قسمت های از روده کوچک باشد.

به گزارش تکناک، این باتری منجر به پیشرفت‌های عمده در تحقیقات زیست‌پزشکی می شود و پتانسیل زیادی برای کاربردهای جدید در حسگرهای شیمیایی، سیستم‌های تحویل دارو و دستگاه‌های تحریک الکتریکی ایجاد خواهد کرد.

پروفسور شین چوی، یکی از اعضای هیات علمی دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر در کالج مهندسی و علوم کاربردی توماس جی واتسون، تیمی را رهبری کرد که اخیرا یافته های خود را در مجله Advanced Energy Materials منتشر کرده است.

چوی گفت: برخی مناطق در روده کوچک وجود دارد که قابلیت دسترسی ندارند و به همین دلیل است که دوربین های بلعیدنی برای حل این مشکل ساخته شده اند. او می‌گوید: آنها می‌توانند کارهای زیادی مانند تصویربرداری و حس فیزیکی، حتی تحویل دارو را انجام دهند. مشکل نیرو است. تاکنون، الکترونیک از باتری‌های اولیه ای استفاده می‌کرد که ذخیره انرژی محدودی دارند و نمی‌توانند برای طولانی‌مدت کار کنند.

راه حلی جدید بر اساس تحقیقات گذشته

راه حل جدید بر اساس یافته هایی است که چوی در دهه گذشته در مورد استفاده از باکتری ها برای ایجاد سطوح پایین الکتریسیته که می تواند انرژی لازم برای فعالیت حسگرها و اتصالات وای فای تامین کند، به دست آمده است.

با این حال، گزینه های داخل روده کوچک کمتر قابل دوام هستند زیرا باتری های سنتی می توانند برای سلامت انسان مضر باشند و انتقال بی سیم انرژی از خارج از بدن کارایی ندارد. علاوه بر این، انرژی حرارتی بدن تغییرات کافی ایجاد نمی کند و حرکت روده برای استفاده از انرژی مکانیکی بسیار کند است. بنابراین، باتری‌های زیستی چوی از سلول‌های سوختی میکروبی که از باکتری‌های تشکیل دهنده هاگ Bacillus subtilis ایجاد شده و از یک رویکرد کاملاً جدید که تا رسیدن به روده کوچک بی‌اثر می‌مانند استفاده می‌کند.

وی در پاسخ به این سوال که چگونه سلول میکرو سوختی به طور انتخابی در روده کوچک وادار به فعالیت می شود گفت: ما از یک غشای حساس به pH استفاده می کنیم که برای فعال شدن به شرایط خاصی نیاز دارد. هنگامی که به دستگاه گوارش ما نگاه می کنید، مری دارای pH خنثی است، مانند روده کوچک، اما زمان انتقال آن تنها 10 ثانیه است. بنابراین غشا در این ناحیه فعال نمی شود و هرگز در معده نیز کار نمی کند زیرا معده PH بسیار پایینی دارد. این غشا فقط در روده کوچک کار می کند.

بلعیدن باکتری

در مورد کسانی که ممکن است از بلعیدن باکتری ها خودداری کنند، چوی می گوید که بدن ما مملو از میکروب های غیرسمی است که به هضم و سایر عملکردها کمک می کنند.

او گفت: ما از این هاگ ها به عنوان یک بیوکاتالیست غیرفعال و قابل ذخیره سازی استفاده می کنیم. وقتی مواد مغذی در دسترس باشد هاگ ها می توانند جوانه بزنند و زندگی رویشی را از سر بگیرند و نیرو تولید کنند.

این تحقیق به تازگی منتشر شده است اما چوی و دانشجو هایش به دنبال بهبود باتری های زیستی هستند. آنها می خواهند سرعت جوانه زدن کامل پیل سوختی را افزایش دهند که در حال حاضر حدود یک ساعت طول می کشد.

همچنین این سلول ها چگالی توان حدود 100 میکرووات در هر سانتی‌متر مربع تولید می‌کنند که برای انتقال بی‌سیم کافی است، اما توان 10 برابر بیشتر، گزینه‌های فراوان تری را برای استفاده ارائه می‌دهد. او گفت: من معتقدم که سلول سوختی میکرو ما پتانسیل عظیمی دارد، اما راه طولانی در پیش داریم.