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能被食用的3D打印电池 成分来自墨鱼和食物酱

近年来3D打印技术在医疗模型和医疗装置方面的应用越来越广泛,据美国截肢者联盟(Amputee Coalition)2015年的数据显示,美国约有220万人在使用3D打印的假肢;另外随着医疗装置“3D生物打印机”的诞生与发展,3D打印人体活器官将成为移植器官的未来发展方向之一。

现如今,来自美国卡内基·梅隆大学(Carnegie Mellon University)教授Christopher Bettinger带领的研究团队和澳大利亚的一位大学教授Panhuis更是结合3D打印技术,分别研制了一款能被人体吞食并且能被消化掉的微型电池,微型医疗设置的应用有望因此进一步得到拓宽。

据彭博社报道,人们最早研制可吞食的医疗装置已经有40多年历史,主要是为了把能够监测人体状况以及各种健康参数的传感器送入人体,然后把相对精确的数据无线传输给医生,甚至能够实现药物的递送和治疗。但早期的可吞食的医疗装置或多或少对人体都有一定危害,主要原因包括其供电系统也就是电池中含有重金属成分,万一电离出氢氧化物,将会对人体器官产生极大的伤害。

MIT(麻省理工学院)推出可食用的、专门吸收纽扣电池胶囊机器人。图片来源:MIT官网

Bettinger带领的研究团队研制的可食用电池被放置在3D打印的胶囊里,外表与我们平常吃的胶囊药片差不多,故取名为“胶囊电池”。胶囊电池的成分主要来自存在于人体皮肤、毛发和眼睛中的黑色素,黑色素的主要功能是用于吸收紫外线保护人体。

Christopher Bettinger与他研发的胶囊电池。图片来源:彭博新闻网

黑色素最早应用于电池是在2009年,尼泊尔的一名学生米兰·卡尔基与同学一起研制出全球首个“太阳能发丝电池板”,首次尝试用头发替换太阳能板上的硅材料。这使得人们意识到头发中的黑色素能够绑定和解除绑定金属离子,与电池的功能一样。所以黑色素在被吞入人体后,能够与胃液中带有正负电荷的分子或原子发生化学反应,从而在医疗装置中产生电流。

米兰·卡尔基与同学研制出全球首个“太阳能发丝电池板”。图片来源:《每日邮报》

“我们所用的黑色素实际上就是墨鱼汁中同样的色素,如果你曾经吃过墨鱼汁面的话,你消化过的黑色素远远多于胶囊电池中的含量。”Christopher Bettinger 2015年在美国化学学会(ACS)第252次全国会议与博览会上说道。他称实验已经证明一个胶囊电池可以为一个额定功率5毫瓦的电子设备供电长达18个小时,完全足够用于给微型医疗传感器装置供电,还可以重复使用。

胶囊电池外表看起来完全是一个普通的透明胶囊药片。图片来源:卡内基·梅隆大学官网

除此之外,Christopher Bettinger领导的团队还在研制一种以果胶为主要原料的可食用电池,这种果胶主要被用于生产果酱和果冻。

“澳洲臭豆腐”vegemite被作为导电电路点亮LED灯。图片来源:《每日邮报》

而Panhuis研制的电池原料则直接来自于一种食物——vegemite。据《每日邮报》报道,vegemite是一种风靡澳大利亚的食物酱,被当地华人称为“澳洲臭豆腐”,味道偏咸。除了自身携带的离子成分,它还含有一定的水分,所以不仅发电率高而且易于打印塑形。目前他们的实验证明,把3D打印的vegemite作为导电电路,连接在LED灯和电池之间。可以直接点亮LED灯。

黔讯网 来源:界面  责任编辑: 推送

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