Ученые создали "биобатарейку": будет заживлять раны и доставлять лекарства

Исследователи из Оксфорда разработали миниатюрный биосовместимый источник энергии, который не менее интересен, чем разработка их коллег, создавших "батарею двойного назначения". Об особой "биобатарейке" сообщает SciTechDaily и портал подчеркивает, что для своего уникального устройства исследователи вдохновлялись электрическими угрями, способными напрямую стимулировать нервные клетки. Это нововведение имеет потенциальное применение в доставке лекарств, заживлении ран и биогибридных устройствах.

Как указывается в опубликованной работе биоинженеров, их биоинтегрированные устройства могут взаимодействовать с клетками и стимулировать их для адресной доставки лекарств и ускорение заживления ран. Однако основным препятствием было создание эффективного микромасштабного источника питания для этих устройств, и эта задача оставалась нерешенной. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали миниатюрный источник энергии, способный изменять активность культивируемых нервных клеток человека.

Миниатюрный источник слабой энергии создали путем нанесения цепочки из пяти капель нанолитра проводящего гидрогеля. Каждая капля имеет разный состав, поэтому по всей цепочке создается градиент концентрации соли. Капли отделены от своих соседей липидными бислоями, которые обеспечивают механическую поддержку, предотвращая при этом прохождения потока ионов между каплями.

Источник питания активируется путем охлаждения до 4°C и смены окружающей среды: это разрушает липидные бислои и заставляет капли образовывать сплошной гидрогель. Это позволяет ионам перемещаться через проводящий гидрогель от капель с высоким содержанием соли на двух концах к каплям с низким содержанием соли в середине. При соединении конечных капель с электродами энергия, выделяемая ионными градиентами, преобразуется в электричество, что позволяет структуре гидрогеля выступать в качестве источника энергии для внешних компонентов.

В ходе исследования активированный источник питания капель создавал ток, который сохранялся более 30 минут. Максимальная выходная мощность блока из капель объемом 50 нанолитров составила около 65 нановатт (нВт). Устройства произвели такое же количество тока после хранения в течение 36 часов.

Затем исследовательская группа продемонстрировала, как живые клетки можно прикрепить к одному концу устройства, чтобы их активность могла напрямую регулироваться ионным током. Команда прикрепила устройство к каплям, содержащим нейронные клетки человека, которые были окрашены флуоресцентным красителем, чтобы указать на их активность. Когда источник питания был включен, покадровая запись продемонстрировала волны межклеточной передачи сигналов кальция в нейронах, индуцированные локальным ионным током.

По мнению исследователей, их модульная конструкция позволит объединять несколько устройств для увеличения генерируемого напряжения и/или тока. Это может открыть путь к использованию носимых устройств следующего поколения, биогибридных интерфейсов, имплантатов, синтетических тканей и создания микророботов.

Ранее Фокус рассказывал, что изобретатель создает секс-игрушки, управляемые силой мысли. Он хочет подарить людям необычный интимный опыт, улучшив уже существующую игрушку Autoblow.