вторник, 13 марта 2012 г.

Как сделать электрическую батарейку из улитки

Как сделать электрическую батарейку из улиткиУчёные создали электрифицированную улитку: специальное устройство, имплантированное в моллюска, работает на глюкозе и кислороде, получая электроэнергию из реакции окисления глюкозы.

Исследователи из Университета Кларксона (США) электрифицировали улитку: моллюск нормально живёт, ползает, питается и при этом вырабатывает электрическую энергию. Учёные имплантировали в животных особые аккумуляторы, которые заряжались от глюкозы и кислорода, растворённых в гемолимфе улиток. Моллюски-киборги прожили около полугода, всё это время исправно поставляя электрическую энергию, которую можно было вывести от имплантированных в улитку электродов наружу, во внешнюю цепь.

Результаты эксперимента описаны в издании Journal of the American Chemical Society.

В действительности предыстория и контекст этого эксперимента не менее занимательны, чем собственно результат в виде электрифицированных улиток. Незадолго до этого, в январе, группа биоинженеров из Университета Западного резервного района в Огайо (США) опубликовала в том же журнале статью, в которой рассказывалось об электрифицированных тараканах. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обещают в скором времени порадовать нас жуками-киборгами. Общий смысл экспериментов примерно один и тот же: вживить насекомому, моллюску или другому организму устройство, которое будет получать электроэнергию из метаболических реакций. Отличия в деталях: например, если батарейки внутри улитки работают на глюкозе, то у тараканов — на трегалозе.

Все подобные исследования делались, разумеется, с подачи военных. Мелкие ползающие, плавающие и летающие насекомые могли бы стать отличными шпионами. Но если передающую антенну можно сделать достаточно маленькой, чтобы прикрепить к какому-нибудь таракану, то с элементом питания возникла проблема: для обеспечения хоть сколько-нибудь продолжительной работы передающего устройства батарейка должна быть такой, что ни один таракан её поднимет.

Так и возникла идея сделать батарейки из самих «шпионов» — пусть метаболизм жука или улитки питает сенсоры и антенны военной электроники. Учёным удалось добиться того, что электроэнергия производилась стабильно и длительное время, но тут возникли сомнения в том, что её хватит для выполнения хоть какой-то работы. Улитки, к примеру, дают до 7,45 мВт, но через 45 минут мощность моллюсков-киборгов падает на 80%. Живые батарейки работали более-менее устойчиво, если мощность отбираемого тока снижали до 0,16 мВт. Эффективность устройства зависит от интенсивности обмена веществ в организме и скорости поставок «топлива» (сахаров и кислорода).

Исследователи, работающие с тараканами, настроены более оптимистично — они рассчитывают на несколько сотен микроватт. Опять же обсуждаются варианты с накоплением электрической энергии, чтобы она не расходовалась постоянно, а лишь по мере необходимости, условно говоря, когда приходит пора «передать собранные секретные сведения».

Тут возникает логичный вопрос: не эффективнее ли проделать нечто подобное с крупными теплокровными животными? И интенсивность метаболизма, и топлива у какой-нибудь крысы всяко больше, чем у таракана. Действительно, эксперименты такого рода проводились, ещё в 2010 году. Но тут, как легко догадаться, встаёт проблема совместимости устройства с тканями организма: теплокровные животные на этот счёт более капризны, чем улитки или тараканы. Но в случае успеха это приведёт к настоящей революции не только в разведывательных технологиях, но и в медицине: ведь устройства вроде ритмоводителей сердца можно будет питать от самого организма, не заботясь о смене батареек.

Что до беспозвоночных, то тут гонка за повышение мощности батарейки продолжается: после улиток исследователи собираются взяться за кое-что покрупнее — создать киборга-лобстера.

Подготовлено по материалам Nature News.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Солнечные батареи подешевеют вдвое
Ключевой разработкой компании Twin Creeks Technologies является ионный ускоритель, применение которого позволяет изготавливать солнечные батареи с кремниевым слоем, вдесятеро тоньше существующих. Таким образом, один из наиболее дорогих компонентов кремниевых фотоэлементов используется в значительно меньшей степени, и в итоге стоимость конечного продукта падает до 400 долларов за киловатт установле...
  (читать дальше)

Открытие высокой стабильности урановой молекулы поможет в переработке ядерных отходов
Занимаясь поиском средств, способных усовершенствовать современные методы переработки ядерных отходов, учёные синтезировали неизвестную прежде урановую молекулу. Структура в форме бабочки (мостиковое строение), полученная в лабораторных условиях, подобна молекулам, теоретически предсказанным в качестве основных компонентов радиоактивных отходов. Впрочем, считалось, что они слишком нестабильны, а п...
  (читать дальше)

Intel, возможно, запустит сервис интернет-телевидения
Корпорация Intel рассматривает возможность запуска онлайнового сервиса ТВ-вещания, сообщает газета Wall Street Journal. Сообщается, что уже несколько месяцев корпорация «Интел», озабоченная созданием «виртуального кабельного оператора», который предоставит зрителям в США доступ к ТВ-каналам через Интернет, ведёт переговоры с медиакомпаниями. Работать служба будет по подписной схеме, похожей на т...
  (читать дальше)

Солнечные батареи на CERN-технологиях обслужат авиапассажиров
Испанская SRB Energy поставила первые панели для аэропорта Женевы. И это только начало проекта по развертыванию самой обширной системы энергообеспечения на солнечных батареях в Швейцарии. Триста высокотемпературных солнечно-термальных панелей займут 1 200 м² на крыше главного здания аэропорта. Но эта заметка о другом: методика производства панелей, которые будут обогревать пассажиров зимой и обд...
  (читать дальше)

Toshiba начинает продажи 55-дюймовых 3D-телевизоров формата Quad Full HD
Корпорация Toshiba выпускает на европейском рынке телевизор ZL2 высокого разрешения. 55-дюймовая панель имеет формат Quad Full HD: она обеспечивает максимальное разрешение в 3840×2160 пикселов. Для сравнения: разрешение обычных дисплеев высокой чёткости равно 1920×1080 точек. Телевизор позволяет работать с 3D-контентом; для просмотра стереоскопического изображения очки не требуются. Встроенная...
  (читать дальше)

Новый органический транзистор выдерживает... кипячение
Научная группа под руководством Такао Сомея и Цуйоси Секитани из Токийского университета (Япония) представила то, что она называет первым в мире гибким органическим транзистором, способным выдерживать высокотемпературный процесс стерилизации. Исследователи ожидают, что новый транзистор будет использоваться для производства медицинских приборов, включая имплантируемые устройства и катетеры небольшо...
  (читать дальше)

Получен солеустойчивый сорт пшеницы
Не прибегая к генетическим модификациям, учёные создали новый сорт пшеницы, способный расти на засолённых почвах: ген солеустойчивости передан окультуренной пшенице от её дикорастущего родственника. Окультуренные растения дают повышенные урожаи и отличаются лучшими вкусовыми качествами, нежели их дикорастущие родственники, но при этом они теряют некоторые полезные свойства, позволяющие им справл...
  (читать дальше)

Солнечную энергию можно запасать при помощи стекла
В США создан новый вид стеклообразного теплоносителя для гелиотермальных электростанций. Его рабочая температура 1 200 ˚С, что в два с лишним раза выше, чем у аналогов. Он может не только повысить КПД солнечных электростанций, но и снизить стоимость хранения их энергии ночью. Солнечная энергия имеет две фундаментальные проблемы: больше всего её тогда и там, когда и где потребление электричества ...
  (читать дальше)

Какими символами общался пещерный человек?
Загляните в пещеры Пеш-Мерль, Фон-де-Гом и Руффиньяк на юге Франции, не забудьте об их испанских коллегах и насладитесь замечательными образцами изобразительного искусства. Из темноты выступают табуны лошадей, мамонты, гигантские быки, носороги, львы... Многие животные изображены в ярких цветах, анатомически точно и со знанием перспективы, что говорит о большом мастерстве древних художников. «Мы н...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)