Biosenzori

Supercondensatoare comestibile: viitorul electronicelor ingestibile

Ce sunt supercondensatoarele comestibile?

Supercondensatoarele comestibile sunt un nou tip de component electric care poate stoca energie. Spre deosebire de supercondensatoarele tradiționale, care sunt fabricate din materiale precum aluminiul sau grafenul, supercondensatoarele comestibile sunt fabricate din ingrediente alimentare precum brânză, ouă, gelatină și Gatorade.

Cum se fabrică supercondensatoarele comestibile?

Pentru a fabrica un supercondensator comestibil, cercetătorii amestecă albuș de ou cu granule de carbon, apoi adaugă apă și mai mult albuș de ou. Ei aplică amestecul pe o bucată de folie de aur comestibilă. Apoi, ei stratifică o felie de brânză și o foaie de gelatină cu folia de aur acoperită cu ou și carbon. Peste acestea, adaugă un pătrat de alge marine uscate, care a fost înmuiat cu picături de băutură energizantă. Ei stivuiesc mai multe dintre aceleași materiale împreună și le sigilează într-o mașină de sigilat.

Aplicații ale supercondensatoarelor comestibile

Supercondensatoarele comestibile au o gamă largă de aplicații potențiale în domeniul medical. De exemplu, ar putea fi utilizate pentru alimentarea camerelor mici care pot fi înghițite pentru a efectua teste de investigație ale tractului digestiv. Ar putea fi, de asemenea, utilizate pentru a livra anumite substanțe nutritive sau medicamente în anumite zone ale intestinului.

Avantajele supercondensatoarelor comestibile

Supercondensatoarele comestibile au mai multe avantaje față de electronicele tradiționale ingestibile. În primul rând, acestea sunt complet netoxice. În al doilea rând, nu trebuie să fie eliminate din tractul digestiv, ceea ce reprezintă un avantaj pentru pacienții care au dificultăți la înghițirea pastilelor. În al treilea rând, acestea pot fi făcute foarte mici, ceea ce le face mai ușor de înghițit.

Provocări și direcții viitoare

Una dintre provocările cu care se confruntă dezvoltarea supercondensatoarelor comestibile este dimensiunea lor. În prezent, dispozitivele au aproximativ dimensiunea unui pachet de ketchup. Cercetătorii lucrează la dezvoltarea unor dispozitive mai mici care pot fi înghițite mai ușor.

O altă provocare este necesitatea de a dezvolta supercondensatoare comestibile care pot funcționa pentru perioade mai lungi de timp. Dispozitivele actuale pot funcționa doar pentru câteva ore, dar cercetătorii lucrează la dezvoltarea unor dispozitive care pot funcționa zile sau chiar săptămâni.

În ciuda acestor provocări, supercondensatoarele comestibile au potențialul de a revoluționa domeniul electronicelor ingestibile. Acestea oferă o serie de avantaje față de dispozitivele tradiționale, iar cercetătorii fac progrese în depășirea provocărilor cu care se confruntă dezvoltarea lor.

Informații suplimentare

Cercetarea privind supercondensatoarele comestibile a fost publicată în revista Advanced Materials Technologies.
Echipa de cercetători a fost condusă de profesorul Hanqing Jiang de la Arizona State University.
Supercondensatoarele comestibile s-au dovedit a fi eficiente în uciderea bacteriilor E. coli.
Supercondensatoarele comestibile ar putea fi utilizate pentru a administra medicamente în anumite zone ale intestinului.
Supercondensatoarele comestibile sunt încă în curs de dezvoltare, dar au potențialul de a revoluționa domeniul electronicelor ingestibile.

Prezentarea dispozitivului

Cercetătorii au dezvoltat un dispozitiv revoluționar care poate detecta rapid SARS-CoV-2, virusul care cauzează COVID-19, din aer în cinci minute. Acest detector de tip dovadă a conceptului are potențialul de a revoluționa modul în care monitorizăm și gestionăm virusurile din aer în spațiile publice.

Dispozitivul, cunoscut sub numele de eșantionator de aerosoli cu ciclon umed, utilizează un design unic inspirat dintr-un dispozitiv anterior utilizat pentru a detecta o proteină din creierul pacienților cu Alzheimer. Acesta aspiră aer cu o viteză de 1.000 de litri pe minut, învârtindu-l ca un ciclon pentru a capta particulele virale într-o soluție lichidă.

Mecanismul de detectare

După cinci minute, un bio-senzor format dintr-un electrod atașat de nanocorpi, proteine ale sistemului imunitar derivate din lame, este utilizat pentru a analiza soluția. Acești nanocorpi au o afinitate remarcabilă pentru proteinele spike ale coronavirusurilor, permițându-le să detecteze prezența virusului.

Un curent electric este apoi trecut prin senzor, determinând ca proteinele spike să piardă electroni. Atunci când un al doilea senzor detectează această schimbare, dispozitivul confirmă prezența SARS-CoV-2.

Precizie și aplicații

Într-un studiu publicat în Nature Communications, cercetătorii au demonstrat că dispozitivul are o precizie de 77 până la 83% în detectarea oricăreia dintre variantele de coronavirus din aer. De asemenea, a reușit să detecteze cu succes virusul în apartamentele a doi pacienți COVID-pozitivi în doar cinci minute.

Dispozitivul ar putea avea aplicații pe scară largă în domeniul sănătății și al sănătății publice. Ar putea fi utilizat pentru scanarea virusului în spitale, centre comerciale, aeroporturi și alte locuri publice, ajutând la identificarea zonelor cu risc ridicat și la informarea măsurilor de control al infecțiilor.

Cost și perspective de viitor

Costul actual al construirii dispozitivului într-un laborator este estimat între 1.400 și 1.900 de dolari. Cu toate acestea, cercetătorii consideră că, odată cu dezvoltarea ulterioară, detectorul de dimensiunea unui cuptor cu microunde ar putea fi proiectat să scaneze și alți viruși din aer.

În prezent, echipa explorează potențialul de a detecta gripa, VSR și alți agenți patogeni folosind aceeași tehnologie. Ei cred că acest dispozitiv are potențialul de a revoluționa modul în care monitorizăm și gestionăm virusurile din aer, contribuind la rezultate mai bune în sănătatea publică.

Caracteristici și avantaje suplimentare:

Dispozitivul este conceput să fie portabil și ușor de utilizat, permițând o implementare rapidă în diverse medii.

Acesta oferă detectarea în timp real, eliminând necesitatea testelor PCR care consumă mult timp.

Senzorul pe bază de nanocorpi este foarte sensibil și specific, permițând identificarea precisă a virusului.

Traiectoria particulelor de tip ciclon asigură captarea eficientă a particulelor virale din aer.

Costul redus al dispozitivului îl face fezabil pentru implementarea pe scară largă în spațiile publice.

Supercondensatoare comestibile: viitorul electronicelor ingerabile