Elektrisk åle-inspireret enhed når 110 volt

Elektrisk ål-inspireret enhed når 110 volt:Dette billede viser den trykte, højspændingsimplementering af det kunstige elektriske organ. En 3-D bioprinter blev brugt til at afsætte arrays af gelprecursor dråber på plastiksubstrater, som derefter blev hærdet med et UV-lys for at omdanne dem til faste geler. Skiftende geler med høj og lav salinitet (røde og blå geler, henholdsvis) blev trykt på ét substrat, og skiftevis kation-selektive og anionselektive geler (grønne og gule geler, henholdsvis) blev trykt på et andet substrat. Når den blev overlejret, disse geler forbinder for at danne en ledende vej af 612 tetrameriske gelceller, der kan bruges til at generere op til 110 volt. Kredit:Anirvan Guha og Thomas Schroeder

I et forsøg på at skabe en strømkilde til fremtidige implanterbare teknologier, et hold ledet af Michael Mayer fra University of Fribourg, sammen med forskere fra University of Michigan og UC San Diego, udviklet en elektrisk åle-inspireret enhed, der producerede 110 volt fra geler fyldt med vand, kaldet hydrogeler. Deres resultater viser potentiale for en blød strømkilde til at trække på et biologisk systems kemiske energi.

Anirvan Guha, kandidatstuderende ved University of Fribourg's Adolphe Merkle Institute, vil præsentere forskningen under det 62. Biophysical Society-årsmøde, afholdt 17.-21. februar i San Francisco, Californien. Inspireret af den elektriske åles evne til at generere hundredvis af volt, Guha og hans kolleger stablede hydrogeler fulde af varierende styrker saltvand.

Ioner er ladede atomer eller molekyler, og når ioner akkumuleres på hver side af en cellemembran, de danner en iongradient. Forskerne høstede energi fra det elektriske potentiale, eller spænding, på tværs af iongradienterne. Efterhånden som flere hydrogeler blev stablet oven på hinanden, jo større spændingsstigning. Forskerne var i stand til at producere op til 110 volt.

At stable de tusindvis af individuelle hydrogeler, der er nødvendige for at generere over 100 volt, forskerne brugte en printer, der "afsætter små dråber gel ... med præcisionen og den rumlige opløsning til at udskrive et array på næsten 2, 500 geler på et ark på størrelse med et normalt stykke printerpapir, " sagde Guha.

Holdets næste mål er at øge strømmen, der løber gennem hydrogelen. "Lige nu, vi er i intervallet fra ti til hundredvis af mikroampere [den grundlæggende enhed til at måle en elektrisk strøm], som er for lav til at forsyne de fleste elektroniske enheder, " sagde Guha.

I fremtiden, forskergruppen håber, at deres resultater vil hjælpe med at udvikle strømkilder til implanterbare enheder, der kan "udnytte de [ion] gradienter, der allerede findes i menneskekroppen, " sagde Guha. "Så kan du måske lave et batteri, som konstant genoplader sig selv, fordi disse ioniske gradienter konstant bliver genetableret i kroppen."

Sidste artikelEn enzymudvikling fra skiftende elektriske felter og modstand mod antibiotika

Næste artikelStrukturelle og dynamiske forskelle mellem selektive og ikke-selektive ionkanaler