Получение электричества из сахара в крови

06.04.2023

Группа исследователей из Высшей технической школы Цюриха создала устройство, которое превращает лишнюю глюкозу в крови человека в электроэнергию. Ее можно будет использовать для питания кардиостимуляторов и не только.

Группа исследователей во главе с Мартином Фуссенеггером из Департамента биосистемных наук и инженерии Швейцарской высшей технической школы Цюриха в Базеле претворила в жизнь, казалось бы, футуристическую идею. Они разработали имплантированный топливный элемент, использующий излишки сахара в крови ( глюкозы) из тканей для выработки электрической энергии. Исследователи объединили топливный элемент с искусственными бета-очагами, разработанными их группой несколько лет назад. Они производят инсулин одним нажатием кнопки и эффективно снижают уровень глюкозы в крови, работая как их естественный прототип в поджелудочной железе.

Многие люди, особенно в промышленно развитых странах Запада, потребляют больше углеводов, чем им нужно в повседневной жизни", - объясняет Фуссенеггер. Это приводит к ожирению, диабету и сердечно-сосудистым заболеваниям. Ученые решили использовать эту чрезмерную метаболическую энергию для производства электроэнергии для питания биомедицинских устройств.

В основе топливного элемента лежит анод из наночастиц на основе меди, который команда Фуссенеггера создала специально для этого устройство. Оно состоит из наночастиц металла и расщепляет глюкозу на глюконовую кислоту и протон для выработки электричества, приводящего в движение электрическую цепь.

Завернутый в нетканый материал и покрытый альгинатом топливный элемент напоминает небольшой чайный пакетик, который можно имплантировать под кожу. Альгинат впитывает жидкость организма и позволяет глюкозе проходить из ткани в топливный элемент внутри.

Электроэнергии, снабжаемой элементом, достаточно не только для работы самого устройства, но и для того, чтобы имплантированная система могла взаимодействовать с аппаратами внутри и снаружи организма. К примеру, его можно подключить к смартфону через специальное приложение, которое обеспечивает связь с врачом.

<< Назад: Солнечный тротуар 06.04.2023

>> Вперед: Наука гладить кошку 05.04.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Симуляции жидкостей и углеродное хранение 02.08.2025 Современная наука активно ищет эффективные методы улавливания и хранения углекислого газа, чтобы снизить темпы глобального потепления. Одним из перспективных направлений является закачка CO2 в подземные пористые породы. Однако поведение жидкостей в таких условиях остается сложно прогнозируемым, особенно когда они обладают разной вязкостью. Исследователи с Тайваня предложили необычный, но многообещающий способ улучшения этого процесса - через моделирование сложных жидкостных взаимодействий. Группа ученых под руководством Чи-Чиана Чоу и Чин-Яо Чена сосредоточила внимание на межфазной динамике, известной как нестабильность Сафмана-Тейлора. Это явление возникает, когда более вязкая жидкость вытесняется менее вязкой, что приводит к формированию характерных вытянутых структур, напоминающих пальцы. Эти образования могут существенно повлиять на то, как жидкости проникают в пористые материалы, включая подземные геологические пласты. Чтобы изучить этот процесс, тайваньские ученые использовали усовершенствованную модель Кана-Гиллиарда-Геле-Шоу. Она позволила смоделировать поведение жидкостей в замкнутом объеме с высокой степенью детализации. Особенно интересными оказались результаты симуляций, в которых чередование вязких и менее вязких жидкостей происходило с четкой ритмичностью. Это вызвало появление концентрических узоров, похожих на красочные фейерверки, где каждый следующий "пальцеобразный" всплеск повторял форму предыдущего. Такой "контролируемый хаос" оказался не просто визуально впечатляющим. Он продемонстрировал, что при точной настройке ритма впрыска можно предсказуемо управлять формой и количеством образующихся структур. Это открывает путь к более надежному прогнозированию и управлению процессом закачки CO2 в подземные породы, где важна максимальная стабильность и эффективность. Одной из главных трудностей при хранении углекислого газа является его слабая смешиваемость с водой, присутствующей в породах. Нестабильные взаимодействия на границах жидкостей могут привести к утечкам или неравномерному распределению газа. Новая симуляция показывает, что чередование различных жидкостей помогает создавать слоистые структуры, препятствующие таким рискам. Для расчетов команда использовала передовые численные методы - в частности, метод Рунге-Кутта третьего порядка и компактные схемы конечных разностей. Эти подходы обеспечили высокую точность в описании движения и взаимодействия жидкостей. Кроме того, результаты симуляции были подтверждены лабораторными наблюдениями, что придает разработанной модели дополнительную достоверность.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025