Биосенсоры

Съедобные суперконденсаторы: будущее съедобной электроники

Что такое съедобные суперконденсаторы?

Съедобные суперконденсаторы — это новый тип электрического компонента, способного накапливать энергию. В отличие от традиционных суперконденсаторов, изготавливаемых из таких материалов, как алюминий или графен, съедобные суперконденсаторы изготавливаются из пищевых ингредиентов, таких как сыр, яйца, желатин и спортивный напиток Gatorade.

Как изготавливаются съедобные суперконденсаторы?

Чтобы изготовить съедобный суперконденсатор, исследователи смешивают яичный белок с гранулированным углем, затем добавляют воду и еще яичного белка. Полученную смесь наносят на небольшой кусок съедобной золотой фольги. Затем они послойно укладывают ломтик сыра и лист желатина на золотую фольгу, покрытую яично-углеродной смесью. Сверху они добавляют квадрат сушеных водорослей, смоченных каплями энергетического напитка. Они складывают вместе еще несколько таких же материалов и запечатывают их в запаивающей машине.

Применение съедобных суперконденсаторов

Съедобные суперконденсаторы имеют широкий спектр потенциальных применений в области медицины. Например, их можно использовать для питания крошечных камер, которые можно проглотить для проведения исследовательских анализов пищеварительного тракта. Их также можно использовать для доставки определенных питательных веществ или лекарств в конкретные области кишечника.

Преимущества съедобных суперконденсаторов

Съедобные суперконденсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционной съедобной электроникой. Во-первых, они абсолютно нетоксичны. Во-вторых, их не нужно выводить из пищеварительного тракта, что является преимуществом для пациентов, испытывающих трудности с глотанием таблеток. В-третьих, их можно сделать очень маленькими, что облегчает их проглатывание.

Проблемы и будущие направления

Одной из проблем, стоящих перед разработкой съедобных суперконденсаторов, является их размер. На данный момент устройства имеют размеры примерно с пакет кетчупа. Исследователи работают над созданием более мелких устройств, которые можно было бы легче проглотить.

Еще одна проблема заключается в необходимости разработки съедобных суперконденсаторов, которые могли бы функционировать в течение более длительных периодов времени. Существующие устройства могут функционировать только в течение нескольких часов, но исследователи работают над созданием устройств, которые могут функционировать в течение дней или даже недель.

Несмотря на эти проблемы, съедобные суперконденсаторы имеют потенциал для революционизирования области съедобной электроники. Они обладают рядом преимуществ перед традиционными устройствами, и исследователи добиваются прогресса в преодолении проблем, стоящих перед их разработкой.

Дополнительная информация

Исследование съедобных суперконденсаторов было опубликовано в журнале Advanced Materials Technologies.
Группу исследователей возглавил профессор Ханьцин Цзян из Университета штата Аризона.
Было показано, что съедобные суперконденсаторы эффективны для уничтожения бактерий E. coli.
Съедобные суперконденсаторы можно использовать для доставки лекарств в определенные области кишечника.
Съедобные суперконденсаторы все еще находятся в стадии разработки, но они имеют потенциал для революционизирования области съедобной электроники.

Обзор устройства

Исследователи разработали новаторское устройство, способное быстро обнаруживать SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, в воздухе в течение пяти минут. Этот перспективный детектор может произвести революцию в способах мониторинга и контроля воздушно-капельных вирусов в общественных местах.

Устройство, известное как циклонный водяной аэрозольный пробоотборник, использует уникальную конструкцию, вдохновленную предыдущим устройством, использовавшимся для обнаружения белка в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Он втягивает воздух со скоростью 1000 литров в минуту, закручивая его как циклон, чтобы улавливать вирусные частицы в жидком растворе.

Механизм обнаружения

Через пять минут биосенсор, состоящий из электрода, прикрепленного к нанотелам (иммунным белкам, полученным от лам), используется для анализа раствора. Эти нанотела обладают заметным сродством к спайковым белкам коронавирусов, что позволяет им обнаруживать наличие вируса.

Затем через датчик пропускается электрический ток, в результате чего спайковые белки теряют электроны. Когда второй датчик обнаруживает это изменение, устройство подтверждает наличие SARS-CoV-2.

Точность и области применения

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи продемонстрировали, что устройство на 77–83 процента точно обнаруживает любой из вариантов коронавируса в воздухе. Он также смог успешно обнаружить вирус в квартирах двух пациентов с положительным результатом на COVID всего за пять минут.

Устройство может иметь широкое применение в здравоохранении и сфере общественного здравоохранения. Его можно использовать для сканирования на наличие вируса в больницах, торговых центрах, аэропортах и других общественных местах, что поможет выявить зоны высокого риска и разработать меры по борьбе с инфекциями.

Стоимость и перспективы на будущее

Текущая стоимость изготовления устройства в лаборатории оценивается в диапазоне от 1400 до 1900 долларов США. Однако исследователи считают, что при дальнейшем развитии детектор размером с микроволновую печь можно будет спроектировать для сканирования и других воздушно-капельных вирусов.

В настоящее время группа изучает возможность выявления гриппа, РСВ и других патогенов с использованием той же технологии. Они считают, что это устройство может произвести революцию в способах мониторинга и управления воздушно-капельными вирусами, что приведет к улучшению результатов общественного здравоохранения.

Дополнительные функции и преимущества:

Устройство спроектировано таким образом, чтобы быть портативным и простым в использовании, что позволяет быстро развертывать его в различных условиях.

Он обеспечивает обнаружение в режиме реального времени, устраняя необходимость в длительном ПЦР-тестировании.

Биосенсор на основе нанотел обладает высокой чувствительностью и специфичностью, что позволяет точно определять вирус.

Циклоническая траектория частиц обеспечивает эффективное улавливание вирусных частиц из воздуха.

Низкая стоимость устройства делает его пригодным для широкого внедрения в общественных местах.

Съедобные суперконденсаторы: Будущее съедобной электроники