3D-печатные гидрогели имитируют органы угря, которые могут действовать как солевая аккумуляторная батарея

<стр>Хотя учёные всегда черпали вдохновение из животного мира, 3D-печать выводит его на новый уровень. С помощью специального гидрогеля исследователи только что разработали искусственные органы угря, которые производят электричество. В результате они воспользовались потенциальной батареей, которая преобразует соль и воду в энергию. Это может позволить создать источник электричества, совместимый с биотехнологиями.

<стр>Исследование представляет собой совместный проект Института Адольфа Меркла Фрибурского университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Мичиганского университета. Команда решила перепроектировать процесс, посредством которого угри производят удары током.

“Угорь мгновенно поляризует и деполяризует тысячи клеток, чтобы погасить эти высокие напряжения,” сказал Макс Штейн, доцент Мичиганского университета и соавтор исследования. “Это увлекательная система, на которую стоит взглянуть с инженерной точки зрения: ее показатели производительности, ее фундаментальные строительные блоки и способы их использования.”

<п>Угри производят электричество, поляризуя соли внутри своего тела в процессе, известном как трансмембранный транспорт. Угри могут генерировать мощность 600 В и 100 Вт, положительно заряжая натрий и калий в своем организме. Поскольку заряд становится положительным, они устремляются к голове угря, оставляя отрицательные заряды в его хвостовой части. Эта разница в полярности создает мощный электрический заряд.

Чтобы имитировать этот эффект, им пришлось создать гидрогели, которые могли бы копировать трансмембранный транспорт. Гидрогели состоят из ряда смесей полимеров на водной основе, образующих мягкие, гибкие устройства, похожие на батарейки. Вместо калия исследователи используют другое соединение на основе натрия — поваренную соль (NaCl). Исследователи растворили соль в гидрогеле на водной основе, а затем напечатали ее на пластиковом листе.

<ч2>Применение</ч2> <п>

Гидрогель удивительно похож на отсеки электроцитов, обнаруженные у угря. 612 ячеек искусственного угря могут генерировать мощность, достаточную для мощности бытовой розетки, то есть 110 Вольт. Важность такого достижения невозможно недооценить.

Это может иметь несколько применений. Во-первых, он обеспечивает электричество, но также совместим с биологией. Это фактически делает его настоящей находкой для исследователей биотехнологий. Точно так же бесчисленное множество применений внутри медицинских устройств, которые должны присутствовать в человеческом организме. Такие предметы, как кардиостимуляторы, могли бы иметь более эффективные батареи.

Другим применением этой технологии может быть создание бионических деталей. Детали киборгов было бы гораздо проще производить, используя гидрогель в качестве источника энергии. Хотя это и далеко в будущем, оно закладывает основу для множества интересных и радикальных идей об интеграции технологий и биологических систем.</стр>

Полное исследование доступно здесь, через Nature.