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3D生物打印的“电鳗”发出110V的电,将来可为心脏起搏器提供动力

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“电鳗”是海洋中最迷人的生物之一,它有三对能产生电力的腹部器官,可以用来保护自己或眩晕猎物。2018年2月26日,南极熊获悉,受到以上现象的启发,研究人员现在已经使用3D生物打印技术来创建一个模拟电鳗能力的软电源。

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弗里堡大学(瑞士),密歇根大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员用3D生物打印了一种由水凝胶产生110伏特的电动鳗鱼感应装置,他们上周在加州旧金山发表了他们的研究结果。

电鳗背后的科学很吸引人,在海洋生物内部离子、带电原子或分子聚集在细胞膜的任一侧形成离子梯度,并且可以从离子梯度上的电位收集电势或电压,在一个叫做“跨膜运输”的过程中,电鳗使用这个过程来产生自己的电力。

研究人员希望在人造结构中做同样的事情,使用生物打印机堆叠充满不同浓度盐水的水凝胶,他们使用3D生物打印机堆叠的水凝胶越多,产生的电压就越高,最终他们创建了一个可产生110伏电压的系统。

复杂的生物打印技术涉及将凝胶前体液滴阵列沉积到塑料基材上,然后用紫外光固化以将它们转化为固体凝胶。通过在一个底物上交替使用高盐度和低盐度的凝胶,在另一个底物上交替使用阳离子选择性和阴离子选择性凝胶,研究人员制作了一个可用于产生电压的612四聚体凝胶电池。
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“现在,我们数出的电流在几十到几百微安培的范围内,这对于大多数电子设备来说太低了,”弗里堡大学Adolphe Merkle研究所研究生Anirvan Guha坦言。

但进一步的研究可能会将这种人造电鳗变成更实用的东西,Guha和其他研究人员认为他们的工作可以帮助开发可植入设备的电源,如起搏器等身体增强装置,可以“利用人体内已有的梯度”。

“那么你可能会创建一个不断充电的电池,因为这些离子梯度在体内不断重新建立。”Guha说

这项研究本周将在加州旧金山举行的第62届生物物理学会年会上发布。

编译自:3ders


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