3D生物打印的“電鰻”發(fā)出110V的電，將來可為心臟起搏器提供動(dòng)力

“電鰻”是海洋中最迷人的生物之一，它有三對(duì)能產(chǎn)生電力的腹部器官，可以用來保護(hù)自己或眩暈獵物。2018年2月26日，南極熊獲悉，受到以上現(xiàn)象的啟發(fā)，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)使用3D生物打印技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)模擬電鰻能力的軟電源。

弗里堡大學(xué)（瑞士），密歇根大學(xué)和加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員用3D生物打印了一種由水凝膠產(chǎn)生110伏特的電動(dòng)鰻魚感應(yīng)裝置，他們上周在加州舊金山發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

電鰻背后的科學(xué)很吸引人，在海洋生物內(nèi)部離子、帶電原子或分子聚集在細(xì)胞膜的任一側(cè)形成離子梯度，并且可以從離子梯度上的電位收集電勢(shì)或電壓，在一個(gè)叫做“跨膜運(yùn)輸”的過程中，電鰻使用這個(gè)過程來產(chǎn)生自己的電力。

研究人員希望在人造結(jié)構(gòu)中做同樣的事情，使用生物打印機(jī)堆疊充滿不同濃度鹽水的水凝膠，他們使用3D生物打印機(jī)堆疊的水凝膠越多，產(chǎn)生的電壓就越高，最終他們創(chuàng)建了一個(gè)可產(chǎn)生110伏電壓的系統(tǒng)。

復(fù)雜的生物打印技術(shù)涉及將凝膠前體液滴陣列沉積到塑料基材上，然后用紫外光固化以將它們轉(zhuǎn)化為固體凝膠。通過在一個(gè)底物上交替使用高鹽度和低鹽度的凝膠，在另一個(gè)底物上交替使用陽離子選擇性和陰離子選擇性凝膠，研究人員制作了一個(gè)可用于產(chǎn)生電壓的612四聚體凝膠電池。

“現(xiàn)在，我們數(shù)出的電流在幾十到幾百微安培的范圍內(nèi)，這對(duì)于大多數(shù)電子設(shè)備來說太低了，”弗里堡大學(xué)Adolphe Merkle研究所研究生Anirvan Guha坦言。

但進(jìn)一步的研究可能會(huì)將這種人造電鰻變成更實(shí)用的東西，Guha和其他研究人員認(rèn)為他們的工作可以幫助開發(fā)可植入設(shè)備的電源，如起搏器等身體增強(qiáng)裝置，可以“利用人體內(nèi)已有的梯度”。

“那么你可能會(huì)創(chuàng)建一個(gè)不斷充電的電池，因?yàn)檫@些離子梯度在體內(nèi)不斷重新建立。”Guha說

這項(xiàng)研究本周將在加州舊金山舉行的第62屆生物物理學(xué)會(huì)年會(huì)上發(fā)布。

編譯自：3ders