科技公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多可以在體外工作的設(shè)備，例如手機(jī)、智能手表、平板電腦和數(shù)百種其他設(shè)備。在身體里面，但是?由于多種原因，這顯然比較棘手，但設(shè)備的功率是一個(gè)很大的問(wèn)題。
賓厄姆頓大學(xué)的生物電池研究人員認(rèn)為他們有一種解決難以觸及的小腸的方法，小腸平均纏繞在人體腸道周?chē)?22 英尺。
Thomas J. Watson 工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程系教員 Seokheun“Sean”Choi 教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)包括博士。學(xué)生 Maryam Rezaie 和 Zahra Rafiee 的研究最近發(fā)表在Advanced Energy Materials雜志上。
Choi 說(shuō)：“小腸中有一些區(qū)域是無(wú)法到達(dá)的，這就是為什么開(kāi)發(fā)了可攝取的相機(jī)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。”“他們可以做很多事情，比如成像和物理傳感，甚至藥物輸送。問(wèn)題是電力。到目前為止，電子設(shè)備使用的原電池能量預(yù)算有限，無(wú)法長(zhǎng)期運(yùn)行。”
Watson 團(tuán)隊(duì)的解決方案基于 Choi 在過(guò)去十年中關(guān)于利用細(xì)菌產(chǎn)生低水平電力的發(fā)現(xiàn)，這些電力可以為傳感器和 Wi-Fi 連接供電，作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分。
小腸內(nèi)的其他選擇不太可行：傳統(tǒng)電池可能有害，從體外進(jìn)行的無(wú)線電力傳輸效率低下，溫差不足以利用熱能，腸道運(yùn)動(dòng)對(duì)于機(jī)械能來(lái)說(shuō)太慢。相反，Choi 的生物電池利用微生物燃料電池和形成孢子的枯草芽孢桿菌細(xì)菌，這些細(xì)菌在到達(dá)小腸之前保持惰性。
“你如何讓你的微型燃料電池有選擇地在小腸中工作?我們使用需要特定條件才能激活的 pH 敏感膜，”Choi 說(shuō)。“當(dāng)你觀察我們的胃腸道時(shí)，食道與小腸一樣具有中性 pH 值，但通過(guò)時(shí)間只有 10 秒。它不會(huì)在這個(gè)區(qū)域激活，它永遠(yuǎn)不會(huì)在胃里工作，因?yàn)槲傅?pH 值很低。它只在小腸中起作用。”
Choi 知道有些人可能會(huì)拒絕攝入細(xì)菌，但我們的身體充滿(mǎn)了有助于消化和其他功能的無(wú)毒微生物。
“我們將這些孢子用作休眠的、可儲(chǔ)存的生物催化劑，”他說(shuō)。“當(dāng)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，孢子可以發(fā)芽，它們可以恢復(fù)植物生命并產(chǎn)生能量。”
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