Клетки дрожжей, оседлавшие глюкозу, могут стать отличным топливом и открыть новое направление в медицине. К такому выводу пришли канадские ученые, которые смогли создать микроскопические топливные элементы, работающие на плазме крови. Производимой ими энергии вполне достаточно, чтобы обеспечить снабжение наноустройств и даже более крупной медицинской техники. И эти батарейки никогда не придется менять.
Группа исследователей из Университета Британской Колумбии поместили клетки дрожжей в гибкую капсулу и научились добывать из этой конструкции энергию. Для того чтобы появился ток, достаточно капнуть в батарейку крови. Дрожжи начнут активно поедать прикорм, а электроды будут снимать высвобождающиеся во время "обеда" электроны.
Читайте также: "Бактерии открыли одно в прошлое"
В создании батарейки использованы давно известные науке принципы, но ученым впервые пришла идея объединить их в единое устройство. Созданный прототип — квадрат со сторонами 15 миллиметров и толщиной 1.4 миллиметра — производит 40 нановатт. Казалось бы, это очень маленькая величина, но ее с избытком хватит не только на наномеханизмы — подобный результат сравним с эффективной мощностью батарейки наручных часов.
Новые элементы питания построены на колонии микроорганизмов Saccharomyces cerevisiae — подвида бактерий, использующихся для дрожжевого теста, которые упакованы в корпус из полидиметилсилоксана (PDMS). Эта форма органического силикона обладает полной инертностью, не токсична и не горит. PDMS используют в шампунях, где он работает как средство полировки поверхности волос.
Для захвата выделяемых электронов использована метиловая синь, которая переправляет их на анод и создает разницу потенциалов между стенками батарейки. Для повышения эффективности топливного элемента конструкторы уже разработали коммерческий вариант "батарейки на крови" с размерами 40×40×8 миллиметров.
Однако перед тем, как выводить новое изделие на промышленный уровень, предстоит решить вопрос отвода продуктов жизнедеятельности дрожжевых бактерий. В случае, если производимые ими выхлопы газов будут оставаться внутри батареи, колония микроорганизмов быстро погибнет. С другой стороны, следует избежать попадания этих останков в кровь.
Остается только придумать способ выводить газ наружу, при этом, не нарушая герметичность корпуса. Над этой проблемой сейчас и бьются канадские ученые.
Ученые рассчитывают, что при помощи новых батареек и накопителя энергии удастся поддерживать работу устройств с периодическим включением, таких, как автоинъекторы, для больных диабетом, которые самостоятельно производят уколы инсулина через заданные промежутки времени. Не останутся в стороне и более прозаичные способы использования топливных элементов — питание наручных часов, шагомеров, GPS-навигаторов и, возможно, даже mp 3-плееров.