科学家开发人造细胞为纳米植入物供电

研究人员在耶鲁大学与模仿天然细胞更强大,更有效的人造细胞创建了蓝图,有一天可以用来为微小的医疗植入物供电。

科学家们从一个问题开始,即电囊的人工版本 - 电鳗中的能量细胞 - 可以设计为潜在的电源。耶鲁大学化学工程系的博士后助理江XU说:“电鳗非常有效地发电。”“它比许多电气设备可以产生更多的电力。”

徐提出了第一个蓝图,该蓝图显示了电型不同离子频道如何共同发挥鱼的电力,而他曾是耶鲁大学前机械工程助理教授戴维·拉维恩(David Lavan)的研究生,现在是美国国家标准技术研究所。

但是科学家并没有止步于此。Lavan说:“我们仍在努力了解这些细胞中的机制如何工作。”“但是我们问自己:'我们知道足以坐下来开始思考如何建造这些东西吗?'以前没有人真正做过。”

Lavan和Xu使用新的蓝图作为指南,旨在设计一个可以复制电囊的能量产生的人造细胞。徐说:“我们想看看自然是否已经优化了该单元的功率输出和能量转换效率。”“而且我们发现人造细胞实际上可以胜过天然细胞,这是一个非常令人惊讶的结果。”

与鳗鱼自身的电囊肿​​相比,建模的人造细胞熔岩和XU能够产生28%的电能,将细胞的化学能(从鳗鱼的食物衍生而来)转化为电力,其效率高31%。

尽管鳗鱼使用数千个电囊产生高达600伏的电荷,但Lavan和Xu表明,可以使用几十个人工细胞来创建一个较小的“生物爆炸”。微小的生物爆炸只需要大约¼英寸厚即可产生为小型电气设备(例如视网膜植入物或其他假体)供电所需的小电压。

尽管工程师提出了一种设计,但仍需要一段时间才能真正构建人造细胞。一方面,他们仍然需要电源,然后才能开始发电。Lavan猜测细胞可以以类似于自然对应物的方式供电。他说,有可能使用细菌使用葡萄糖来回收细胞(负责在细胞内转移能量的ATP),这是葡萄糖,葡萄糖是源自食物的常见化学能源。

有了能量源,人造细胞可以一天供电医疗植入物,并且比电池式设备提供了很大的优势。徐说:“如果破裂,您的系统中没有毒素。”“就像您体内的任何其他细胞一样。”

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