Нові батарейки можна ковтати

Bettinger Research Group під керівництвом Крістофера Беттінгера (на фото) займається розробкою їстівної електроніки.

Вчені з університету Карнегі - Меллон (Carnegie Mellon University) розробили нетоксичні їстівні батареї на основі пігменту меланіну. Вони представили нову розробку на 252 національній зустрічі-виставці Американського хімічного товариства (American Chemical Society).

«Люди десятиліттями чекали, що одного разу ми побачимо їстівні електронні пристрої для діагностики та лікування, - говорить Крістофер Беттінгер (Christopher Bettinger), один з авторів дослідження. - Але якщо ви збираєтеся використовувати їх щодня, вам потрібно подумати про те, що вони можуть бути токсичними». Близько двадцяти років тому вчені розробили ендоскопічну капсулу з вбудованою відеокамерою. Після того, як пацієнт проковтує її, вона проходить по шлунково-кишковому тракту, робить знімки і через кілька годин виводиться з організму. Цей спосіб дозволяє отримати зображення ділянок ЖКТ, недоступних традиційному ендоскопу. Якщо використовувати капсулу одноразово, ризик того, що вона застрягне в шлунково-кишковому тракті, дуже малий. Однак якщо пацієнт ковтає її часто, шанси, що щось піде не так, збільшуються.

Ця відеокапсула і деякі інші імпортовані пристрої, зокрема кардіостимулятори, працюють від батарей, що містять токсичні компоненти. Для малопотужних приладів, які потребують частого використання, ідеальним варіантом були б нетоксичні розкладені джерела живлення. Щоб мінімізувати збиток від таких батарей, вчені вирішили використовувати компоненти природного походження. Пігменти меланіни містяться в шкірі, волоссі і райдужній оболонці ока, вони поглинають ультрафіолетові промені і тим самим захищають тканини від променевого пошкодження. Крім того, вони пов'язують іони металів. «Ми подумали, що по суті це батарейка», - пояснює Беттінгер.

Відштовхуючись від цієї ідеї, вчені експериментували з дизайном елемента живлення. Вони пробували різні електродні матеріали, катіони з заліза і міді, і меланін в якості позитивного або негативного полюса. «Ми виявили, що вони працюють, - говорить член наукової групи Хан А Парк (Hang-Ah Park). - Конкретні цифри залежать від конфігурації, але використовуючи катод з 600 міліграмів активного меланінового матеріалу, ми можемо живити 5 міліваттних пристроїв до 18 годин».

Меланінова батарея не така потужна, як літій-іонна, однак її вистачить, щоб постачати енергією пристрій доставки ліків або сенсор. Паралельно наукова група працює над створенням їстівних батарей з інших біоматеріалів, зокрема пектину. У майбутньому дослідники обіцяють створити матеріали, які благополучно доставлять батарею в шлунок.

Меланіни - аморфні пігменти темно-коричневого і чорного кольору, що містяться у волоссі, шкірі, пір'ї і сітківці ока хребетних, у комах і деяких морських безхребетних, а також у рослинах. Посилення освіти та відкладення меланінів у шкірі відбувається під впливом опромінення сонячними та УФ-променями, що зумовлює появу засмаги, утворення веснушок тощо. Меланіни мають властивості стабільних радикалів і беруть участь у реакціях перенесення електронів. З цим пов'язують їх захисні функції щодо УФ-радіації та іонізуючого випромінювання.