Разработана бумажная батарея на бактериях
Фото: Seokheun Choi
Биотехнологии

Разработана бумажная батарея на бактериях

Новый тип дешевых и портативных батарей – изготовленных из бумаги и бактерий – позволит врачам в странах третьего мира не тратить лишние средства на покупку аккумуляторов для медицинского оборудования. 

Бумага как материал для создания биосенсоров обладает рядом уникальных преимуществ, убежден Шон Чой, специалист из Университета штата Нью-Йорк, представивший исследование на съезде Американского химического общества. Она гибкая, обходится дешево, не загрязняет окружающую среду, у нее большая полезная площадь. Коммерческие же батареи слишком дорогие и неэкономичные, считает он.

В прошлом ученые уже разрабатывали одноразовые бумажные биосенсоры для недорогой медицинской диагностики, а также обнаружения загрязнений природных ресурсов. Однако к их недостатком относится низкая чувствительность из-за отсутствия достаточного объема энергии. Решением этой проблемы, по мнению Чоя, могут стать бактериальные батареи.  

Батарея Чоя и его коллег состоит из бумаги с напечатанным на ней слоем электропроводки, сообщает EurekAlert. Сверху — покрытие из лиофилизированных, то есть особым образом замороженных и высушенных экзоэлектрогенов.

Экзоэлектрогены — это разновидность бактерий, которые могут переносить созданные для собственных нужд электроны через мембрану своих клеток. Вступая в контакт с внешними электродами, они питают батарею.

Для ее активации нужно добавить соленую воду или слюну. Через несколько минут жидкость оживит бактерии — и светодиод или калькулятор заработают.

Беда в том, что кислород, легко проникая сквозь бумагу таких батарей, поглощает выработанные бактериями электроны до того, как они доберутся до электрода. Тем не менее, как установили изобретатели, на их разработку этот эффект скажется минимально, поскольку бактериальные клетки прочно связаны с волокнами бумаги, которые быстро доставляют электроны к аноду.

Сейчас команда ученых работает над продлением срока хранения бумажных батарей, который пока составляет приблизительно четыре месяца. По их расчетам, продлить его в 1000 раз поможет увеличение числа слоев.

Из бумаги, зажатой между пластиковыми или металлическими блоками около сантиметра толщиной, состоит модуль для портативного диагностического устройства, которое можно собирать как конструктор. Он разработан в MIT для измерения уровня сахара или анализа на вирусную инфекцию.