电鳗激励新惊人的水凝胶

电鳗可以保护自己或通过提供强大的电击昏猎物。现在瑞士和美国的研究人员已经利用相似的原理开发的电激水凝胶可以作为灵活、医学植入物可以使能源的生物相容性。

人造的电子设备产生电压的电池内部氧化还原反应。这种电池可以创建灵活性和毒性问题,和几乎不可能把身体的新陈代谢。生物体本身生成所需的电压肌肉移动,例如,通过将积极的和消极的离子。为了开发一个离子电源、生物物理学家迈克尔·梅耶和他的同事们在弗里堡大学和密歇根大学安娜堡分校的电鳗。

鳗鱼的发电()电激细胞含有离子通道在正面和背面。这些泵钠离子进入细胞外液,创建相反的潜在差异两端的细胞通常会彼此抵消。由神经冲动时,每个发电细胞离子通道的渗透,使钠离子,因此创建一个整体潜在的细胞。通过堆积成千上万的细胞系列,鳗鱼可以提供600 v。

研究人员利用流体和表面印刷生产类似的系统由一系列小隔间的水凝胶的四种类型:一个由集中氯化钠溶液,有稀盐溶液,其中一个只允许通过阳离子,只能进行阴离子。这些凝胶压在一起时,单向流动的浓度梯度可以生产130 - 185 mv每个细胞,和堆积2449一起让他们产生高达100 v。通过堆积更多的细胞,Mayer说,研究人员可能达到600 v,就像泥鳅一样。问题是,而一个鳗鱼可以供电输出100 w,水凝胶的更大的内部阻力细胞大约50μw的权力有限。研究人员现在正努力解决这个问题。

目前,充电系统包括应用外部电流驱动离子浓度梯度。什么一个最终要有一个系统可以移植,”梅尔说。也许最明显的认为作为下一步将尝试一些有创意的方式利用现有的体内离子梯度。更好的当然将是一个设计可以利用代谢能量保持一个人造器官总是带电。这将是最终的成就,但很难达到,我们还没有找到问题的一部分。”

大卫·拉文马里兰州国家标准与技术研究所,我们说许多团体,包括他自己,都试着生产合成电池用天然离子泵。的挑战让他们即使在实验室中生存,说12个小时,”他说,“所以这是很难从一个商业产品。新工作的用离子选择性凝胶而不是允许研究人员产生更稳定的设备,他解释说。这要看他们是否能得到进一步发展效率,这将是一个有用的产品,但是我很乐观。生产合成离子泵,允许设备带电新陈代谢,将是一个巨大的,诺贝尔prize-sized飞跃,”他补充道。