Исследователи из Университета Бингемтона (США) представили инновационную электрическую биобатарею, полностью растворимую после выполнения своей функции. Уникальная разработка основана на использовании пробиотических бактерий и водорастворимой бумаги, что позволяет избежать образования токсичных отходов и открывает новые возможности для экологически безопасной электроники.
Об этом сообщает ProIT
Технология биорезорбируемой электроники
Биобатарея создана на основе водорастворимой бумаги, а её источник питания — пробиотики класса биологической безопасности 1, которые не представляют угрозы для окружающей среды или здоровья человека. Устройство способно генерировать электрический ток в течение 100 минут, после чего полностью растворяется без оставления вредных веществ. Важно отметить, что батарею изготовили с использованием пробиотической смеси из 15 штаммов микроорганизмов, а также электродов из различных материалов, чувствительных к уровню pH.
«Транзиентная электроника может использоваться в биомедицинских и экологических приложениях, но она должна распадаться биобезопасным образом. Вы не хотите иметь токсичные остатки внутри вашего тела. Этот тип устройств называется биорезорбируемой электроникой. Для транзитивной или биорезорбируемой электроники ключевой проблемой является источник питания, поскольку большинство источников питания, таких как литий-ионные батареи, включают токсичные материалы», — объясняет преподаватель кафедры электротехники и вычислительной техники колледжа инженерии и прикладных наук Томас Дж. Уотсон, профессор Сеокхун Чой.
Возможности и перспективы применения
Манипулируя длиной устройства или инкапсулируя его в pH-чувствительные полимеры, можно точно настроить продолжительность подачи энергии — от 4 до более 100 минут. Каждый модуль биобатареи обеспечивает мощность в 4 мкВт, ток 47 мкА и напряжение разомкнутой цепи 0,65 В.
Ученые подчеркнули, что вдохновением для создания такого устройства стали идеи из популярных фильмов, где используются самоуничтожающиеся электронные устройства. На протяжении 20 лет команда университета Бингемтона исследовала одноразовую «бумажную электронику» и в этом проекте демонстрирует потенциал пробиотиков для создания полностью биораслагаемых источников питания. Исследование включало разработку новых поверхностей электродов с применением полимеров и наночастиц для усиления электрокаталитических свойств пробиотиков.
Ученые уверены, что эта технология может стать основой для новых биомедицинских имплантатов, датчиков окружающей среды и одноразовой экологической электроники. Проведенные циклические вольтамперометрические измерения показали выраженные окислительно-восстановительные пики, что подтверждает способность пробиотиков к эффективному переносу электронов.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Small.