ابداع باتری‌های زیستی جدید با قابلیت دریافت انرژی از داخل بدن انسان

دانشمندان باتری های زیستی جدیدی اختراع کرده اند که میتوانند از داخل بدن انسان انرژی بگیرند و راه حلی برای ورود به روده کوچک که دسترسی به آن دشوار است، ارائه می دهند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، تصور کنید اگر می توانستیم دستگاه های کاشتنی درون بدن را نیرو دهیم، منجر به پیشرفت های عمده در پژوهش های زیست پزشکی می شد و پتانسیل زيادي برای کاربردهای جدید در حسگرهای شیمیایی، سیستم های تحویل دارو و دستگاه های تحریک الکتریکی داشت.

اکنون پژوهشگران دانشگاه بینگهمتون (Binghamton) یک باتری زیستی به اندازه یک کپسول خوراکی اختراع کرده اند که معتقد هستند میتواند راه حلی برای ورود به روده کوچک با دسترسی سخت باشد.

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

چوی می گوید: بعضی مناطق در روده کوچک وجود دارند که قابل دسترسی نیستند و به همین دلیل است که دوربین‌های قابل بلع برای حل این مشکل ساخته شده اند. آن ها میتوانند کارهای زيادي مانند تصویربرداری و حس فیزیکی، حتی تحویل دارو را انجام دهند. مشکل اما تامین انرژی آن است. تاکنون از باتری هایی استفاده می شد که انرژی محدودی دارند و نمی توانند برای طولانی مدت کار کنند.

راه حلی جدید بر اساس پژوهش های گذشته

این 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 میتواند حسگرها و اتصالات وای- فای را تامین کند، به دست آورده است.

با این حال، گزینه های قابل استفاده درون روده کوچک کمتر دوام دارند. باتری های سنتی می توانند برای سلامت انسان مضر باشند و انتقال انرژی به صورت بی سیم از خارج از بدن بی اثر است، چرا که بدن تغییرات کافی برای بهره برداری از انرژی حرارتی ایجاد نمی کند و همچنین حرکت روده برای استفاده از انرژی مکانیکی بسیار کند است.

بنابراین باتری های زیستی چوی از یک رویکرد کاملاً جدید متشکل از سلول های سوختی میکروبی با باکتری های باسیلوس سابتیلیس (Bacillus subtilis) که هاگ ساز هستند، استفاده می کنند که تا رسیدن به روده کوچک بی اثر می مانند.

چوی می گوید: 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 کنید، مِری مانند روده کوچک دارای pH خنثی است، اما زمان انتقال کپسول از مری به روده تنها ۱۰ ثانیه است، بنابراین در این ناحیه فعال نمی شود و هرگز در معده کار نمی کند، زیرا معده PH بسیار پایینی دارد. پس فقط در روده کوچک کار می کند.

بلعیدن باکتری

چوی در مورد کسانی که ممکن است از بلعیدن باکتری ها خودداری کنند، می گوید که بدن ما پر از میکروب های غیرسمی است که به هضم و سایر عملکردهای بدن ما 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 دردسترس باشد، هاگ ها میتوانند جوانه بزنند و می توانند زندگی رویشی را از سر بگیرند و نیرو تولید کنند.

این پژوهش بسیار جدید است و به تازگی منتشر شده است و چوی و همکارانش در حال حاضر به دنبال بهبود این باتری های زیستی هستند.

سلول سوختی چوی حدود ۱۰۰ میکرووات در هر سانتیمتر مربع چگالی توان تولید می کند که گروه پژوهشی به دنبال افزایش ۱۰ برابری توان آن است.

چوی می گوید: من معتقدم که میکروسلول های سوختی ما پتانسیل بسیار زیادی دارند، اما در عین حال راه درازی در پیش داریم.

اکنون این باتری ها باید تحت آزمایش های حیوانی و انسانی و همچنین پژوهش های زیست سازگاری قرار گیرند.