Biosensory

Jadalne superkondensatory: Przyszłość elektroniki, którą można połknąć

Czym są jadalne superkondensatory?

Jadalne superkondensatory to nowy rodzaj komponentu elektrycznego, który może przechowywać energię. W przeciwieństwie do tradycyjnych superkondensatorów, które są wykonane z materiałów takich jak aluminium lub grafen, jadalne superkondensatory są wykonane ze składników spożywczych, takich jak ser, jajka, żelatyna i napój dla sportowców Gatorade.

Jak powstają jadalne superkondensatory?

Aby wyprodukować jadalny superkondensator, naukowcy mieszają białko jaja z granulkami węgla, a następnie dodają wodę i więcej białka jaja. Nakładają mieszaninę na kawałek jadalnej folii złotej. Następnie warstwowo układają plasterek sera i arkusz żelatyny z pokrytą jajem i węglem folią złotą. Na wierzch kładą kwadrat wysuszonego wodorostu, który został nasączony kroplami napoju energetycznego. Układają kolejne takie same materiały i zgrzewają je za pomocą zgrzewarki.

Zastosowania jadalnych superkondensatorów

Jadalne superkondensatory mają szeroki zakres potencjalnych zastosowań w medycynie. Na przykład można je wykorzystać do zasilania maleńkich kamer, które można połknąć, aby przeprowadzić badania diagnostyczne przewodu pokarmowego. Mogą być również wykorzystane do dostarczania określonych składników odżywczych lub leków do określonych obszarów jelit.

Zalety jadalnych superkondensatorów

Jadalne superkondensatory mają kilka zalet w porównaniu z tradycyjną elektroniką, którą można połknąć. Po pierwsze, są całkowicie nietoksyczne. Po drugie, nie muszą być wydalane z przewodu pokarmowego, co stanowi zaletę dla pacjentów, którzy mają trudności z połykaniem tabletek. Po trzecie, mogą być bardzo małe, co ułatwia ich połknięcie.

Wyzwania i przyszłe kierunki

Jednym z wyzwań w rozwoju jadalnych superkondensatorów jest ich rozmiar. Obecnie urządzenia mają wielkość opakowania ketchupu. Naukowcy pracują nad opracowaniem mniejszych urządzeń, które można łatwiej połknąć.

Kolejnym wyzwaniem jest konieczność opracowania jadalnych superkondensatorów, które mogą działać przez dłuższy czas. Obecne urządzenia mogą działać tylko przez kilka godzin, ale naukowcy pracują nad opracowaniem urządzeń, które mogą działać przez wiele dni, a nawet tygodni.

Pomimo tych wyzwań, jadalne superkondensatory mają potencjał do zrewolucjonizowania dziedziny elektroniki, którą można połknąć. Oferują one szereg zalet w porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami, a naukowcy czynią postępy w pokonywaniu wyzwań związanych z ich rozwojem.

Dodatkowe informacje

Badania nad jadalnymi superkondensatorami zostały opublikowane w czasopiśmie Advanced Materials Technologies.
Zespołem badaczy kierował profesor Hanqing Jiang z Arizona State University.
Wykazano, że jadalne superkondensatory są skuteczne w zabijaniu bakterii E. coli.
Jadalnych superkondensatorów można używać do dostarczania leków do określonych obszarów jelit.
Jadalne superkondensatory są nadal w fazie rozwoju, ale mają potencjał do zrewolucjonizowania dziedziny elektroniki, którą można połknąć.

Przegląd urządzenia

Naukowcy opracowali przełomowe urządzenie, które może szybko wykryć SARS-CoV-2, wirusa powodującego COVID-19, w powietrzu w ciągu pięciu minut. Ten detektor typu proof-of-concept ma potencjał zrewolucjonizowania sposobu monitorowania i zarządzania wirusami przenoszonymi drogą powietrzną w miejscach publicznych.

Urządzenie, znane jako mokry sampler aerozoli cyklonowych, wykorzystuje unikalną konstrukcję zainspirowaną wcześniejszym urządzeniem służącym do wykrywania białka w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera. Zasysa powietrze z prędkością 1000 litrów na minutę, wirując je jak cyklon, aby uwięzić cząsteczki wirusa w roztworze płynnym.

Mechanizm wykrywania

Po pięciu minutach biosensor wykonany z elektrody przymocowanej do nanocząstek, białek układu odpornościowego pochodzących od lam, jest używany do analizy roztworu. Te nanocząstki mają niezwykłe powinowactwo do białek kolczastych koronawirusów, co pozwala im wykryć obecność wirusa.

Następnie przez czujnik przepuszczany jest prąd elektryczny, powodując utratę elektronów przez białka kolczaste. Gdy drugi czujnik wykryje tę zmianę, urządzenie potwierdza obecność SARS-CoV-2.

Dokładność i zastosowania

W badaniu opublikowanym w Nature Communications naukowcy wykazali, że urządzenie wykrywa każdy z wariantów koronawirusa w powietrzu z dokładnością od 77 do 83 procent. Było również w stanie pomyślnie wykryć wirusa w mieszkaniach dwóch pacjentów z pozytywnym wynikiem testu na COVID w ciągu zaledwie pięciu minut.

Urządzenie może mieć szerokie zastosowanie w placówkach służby zdrowia i zdrowia publicznego. Może być używane do skanowania wirusa w szpitalach, centrach handlowych, portach lotniczych i innych miejscach publicznych, pomagając w identyfikacji obszarów wysokiego ryzyka i informowaniu o środkach kontroli zakażeń.

Koszt i przyszłe perspektywy

Obecny koszt budowy urządzenia w laboratorium szacuje się na od 1400 do 1900 USD. Jednak naukowcy uważają, że dzięki dalszemu rozwojowi detektor wielkości kuchenki mikrofalowej mógłby zostać zaprojektowany do skanowania również innych wirusów przenoszonych drogą powietrzną.

Zespół obecnie bada potencjał wykrywania grypy, RSV i innych patogenów przy użyciu tej samej technologii. Uważają, że to urządzenie ma potencjał zrewolucjonizowania sposobu monitorowania i zarządzania wirusami przenoszonymi drogą powietrzną, przyczyniając się do poprawy wyników zdrowia publicznego.

Dodatkowe funkcje i korzyści:

Urządzenie jest zaprojektowane tak, aby było przenośne i łatwe w użyciu, umożliwiając szybką instalację w różnych środowiskach.

Zapewnia wykrywanie w czasie rzeczywistym, eliminując potrzebę czasochłonnych testów PCR.

Czujnik oparty na nanocząstkach jest wysoce czuły i swoisty, co umożliwia dokładną identyfikację wirusa.

Tor lotu cząstek w kształcie cyklonu zapewnia wydajne wychwytywanie cząstek wirusa z powietrza.

Niski koszt urządzenia sprawia, że można je powszechnie stosować w miejscach publicznych.

Jadalne superkondensatory: rewolucja w urządzeniach elektronicznych, które można połknąć