Науковці створили "біобатарейку": загоюватиме рани та доставлятиме ліки
Дослідники надихалися тим, як електричні вугри генерують електрику. Пристрій біоінженерів використовує внутрішні градієнти іонів для вироблення енергії.
Дослідники з Оксфорда розробили мініатюрне біосумісне джерело енергії, яке не менш цікаве, ніж розробка їхніх колег, які створили "батарею подвійного призначення". Про особливу "біобатарейку" повідомляє SciTechDaily і портал підкреслює, що для свого унікального пристрою дослідники надихалися електричними вуграми, здатними безпосередньо стимулювати нервові клітини. Це нововведення має потенційне застосування в доставленні ліків, загоєнні ран і біогібридних пристроях.
Як вказується в опублікованій роботі біоінженерів, їхні біоінтегровані пристрої можуть взаємодіяти з клітинами та стимулювати їх для адресного доставлення ліків і прискорення загоєння ран. Однак основною перешкодою було створення ефективного мікромасштабного джерела живлення для цих пристроїв, і це завдання залишалося невирішеним. Щоб розв'язати цю проблему, дослідники розробили мініатюрне джерело енергії, здатне змінювати активність культивованих нервових клітин людини.
Мініатюрне джерело слабкої енергії створили шляхом нанесення ланцюжка з п'яти крапель нанолітра провідного гідрогелю. Кожна крапля має різний склад, тому по всьому ланцюжку створюється градієнт концентрації солі. Краплі відокремлені від своїх сусідів ліпідними біслоями, які забезпечують механічну підтримку, запобігаючи при цьому проходженню потоку іонів між краплями.
Джерело живлення активується шляхом охолодження до 4°C і зміни навколишнього середовища: це руйнує ліпідні бішари та змушує краплі утворювати суцільний гідрогель. Це дозволяє іонам переміщатися через провідний гідрогель від крапель з високим вмістом солі на двох кінцях до крапель з низьким вмістом солі в середині. Під час з'єднання кінцевих крапель з електродами енергія, що виділяється іонними градієнтами, перетворюється на електрику, що дає змогу структурі гідрогелю виступати як джерелу енергії для зовнішніх компонентів.
Під час дослідження активоване джерело живлення крапель створювало струм, який зберігався понад 30 хвилин. Максимальна вихідна потужність блоку з крапель об'ємом 50 нанолітрів склала близько 65 нановатів (нВт). Пристрої виробили таку саму кількість струму після зберігання протягом 36 годин.
Потім дослідницька група продемонструвала, як живі клітини можна прикріпити до одного кінця пристрою, щоб їхня активність могла безпосередньо регулюватися іонним струмом. Команда прикріпила пристрій до крапель, що містять нейронні клітини людини, які були пофарбовані флуоресцентним барвником, щоб вказати на їхню активність. Коли джерело живлення увімкнули, покадровий запис продемонстрував хвилі міжклітинної передачі сигналів кальцію в нейронах, індуковані локальним іонним струмом.
На думку дослідників, їхня модульна конструкція дасть змогу об'єднувати кілька пристроїв для збільшення генерованої напруги та/або струму. Це може відкрити шлях до використання персональних пристроїв наступного покоління, біогібридних інтерфейсів, імплантатів, синтетичних тканин і створення мікророботів.
Раніше Фокус розповідав, що винахідник створює секс-іграшки, керовані силою думки. Він хоче подарувати людям незвичайний інтимний досвід, поліпшивши вже наявну іграшку Autoblow.