Τι είναι οι εδώδιμες υπερπυκνωτές;

Οι εδώδιμες υπερπυκνωτές είναι ένας νέος τύπος ηλεκτρικού εξαρτήματος που μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές υπερπυκνωτές, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από υλικά όπως αλουμίνιο ή γραφένιο, οι εδώδιμες υπερπυκνωτές είναι κατασκευασμένες από συστατικά τροφίμων όπως τυρί, αυγά, ζελατίνη και Gatorade.

Πώς κατασκευάζονται οι εδώδιμες υπερπυκνωτές;

Για να κατασκευάσουν μια εδώδιμη υπερπυκνωτή, οι ερευνητές αναμιγνύουν ασπράδι αυγού με κόκκους άνθρακα και στη συνέχεια προσθέτουν νερό και περισσότερο ασπράδι αυγού. Εφαρμόζουν το μείγμα σε ένα κομμάτι βρώσιμου χρυσού αλουμινόχαρτου. Στη συνέχεια, τοποθετούν σε στρώσεις μια φέτα τυρί και ένα φύλλο ζελατίνης με το χρυσό αλουμινόχαρτο επικαλυμμένο με αυγό και άνθρακα. Πάνω από αυτό, προσθέτουν ένα τετράγωνο από αποξηραμένα φύκια, τα οποία έχουν μουλιάσει με σταγόνες ενεργειακού ποτού. Στοιβάζουν περισσότερα από τα ίδια υλικά μαζί και τα σφραγίζουν σε μια μηχανή σφράγισης.

Εφαρμογές των εδώδιμων υπερπυκνωτών

Οι εδώδιμες υπερπυκνωτές έχουν ένα ευρύ φάσμα δυνητικών εφαρμογών στον ιατρικό τομέα. Για παράδειγμα, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία μικροσκοπικών καμερών οι οποίες μπορούν να καταποθούν για τη διεξαγωγή ερευνητικών εξετάσεων του πεπτικού σωλήνα. Θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη χορήγηση ορισμένων θρεπτικών ουσιών ή φαρμάκων σε συγκεκριμένες περιοχές του εντέρου.

Πλεονεκτήματα των εδώδιμων υπερπυκνωτών

Οι εδώδιμες υπερπυκνωτές έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα παραδοσιακά καταπιώμενα ηλεκτρονικά είδη. Πρώτον, δεν είναι καθόλου τοξικές. Δεύτερον, δεν χρειάζεται να περάσουν από τον πεπτικό σωλήνα, που είναι ένα πλεονέκτημα για ασθενείς οι οποίοι δυσκολεύονται να καταπιούν χάπια. Τρίτον, μπορούν να γίνουν πολύ μικρές, γεγονός που τις κάνει πιο εύκολες στην κατάποση.

Προκλήσεις και μελλοντικές κατευθύνσεις

Μία από τις προκλήσεις που αντιμετωπίζει η ανάπτυξη των εδώδιμων υπερπυκνωτών είναι το μέγεθός τους. Προς το παρόν, οι συσκευές είναι περίπου στο μέγεθος ενός φακέλου κέτσαπ. Οι ερευνητές εργάζονται για την ανάπτυξη μικρότερων συσκευών που μπορούν να καταποθούν πιο εύκολα.

Μια άλλη πρόκληση είναι η ανάγκη για την ανάπτυξη εδώδιμων υπερπυκνωτών που μπορούν να λειτουργούν για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους. Οι τρέχουσες συσκευές μπορούν να λειτουργήσουν μόνο για λίγες ώρες, αλλά οι ερευνητές εργάζονται για την ανάπτυξη συσκευών που μπορούν να λειτουργήσουν για μέρες ή ακόμη και εβδομάδες.

Παρά αυτές τις προκλήσεις, οι εδώδιμες υπερπυκνωτές έχουν τη δυνατότητα να φέρουν την επανάσταση στον τομέα των καταπιώμενων ηλεκτρονικών ειδών. Προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές συσκευές και οι ερευνητές σημειώνουν πρόοδο στην υπερπήδηση των προκλήσεων που αντιμετωπίζει η ανάπτυξή τους.

Πρόσθετες πληροφορίες

• Η έρευνα για τις εδώδιμες υπερπυκνωτές δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Advanced Materials Technologies.
• Η ομάδα ερευνητών ηγήθηκε από τον καθηγητή Hanqing Jiang του Arizona State University.
• Έχει αποδειχθεί ότι οι εδώδιμες υπερπυκνωτές είναι αποτελεσματικές στην εξόντωση του βακτηρίου E. coli.
• Οι εδώδιμες υπερπυκνωτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη χορήγηση φαρμάκων σε συγκεκριμένες περιοχές του εντέρου.
• Οι εδώδιμες υπερπυκνωτές βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη, αλλά έχουν τη δυνατότητα να φέρουν την επανάσταση στον τομέα των καταπιώμενων ηλεκτρονικών ειδών.

Επισκόπηση συσκευής

Ερευνητές ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή συσκευή που μπορεί να ανιχνεύσει γρήγορα τον ιό SARS-CoV-2, τον ιό που προκαλεί την COVID-19, στον αέρα μέσα σε πέντε λεπτά. Αυτός ο ανιχνευτής απόδειξης θεωρίας έχει τη δυνατότητα να φέρει την επανάσταση στον τρόπο που παρακολουθούμε και διαχειριζόμαστε τους αερομεταφερόμενους ιούς σε δημόσιους χώρους.

Η συσκευή, γνωστή ως υγρός κυκλωνικός συλλέκτης αεροζόλ, χρησιμοποιεί ένα μοναδικό σχέδιο εμπνευσμένο από μια προηγούμενη συσκευή που χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση μιας πρωτεΐνης i hjärnan hos Alzheimerspatienter. Αναρροφά αέρα με ρυθμό 1.000 λίτρων ανά λεπτό och virvlar den som en cyklon för att fånga viruspartiklar i en υγρή λύση.

Μηχανισμός ανίχνευσης

Μετά από πέντε λεπτά, en biosensor κατασκευασμένος από en elektrod fäst vid nanokroppar, proteiner i immunsystemet härledda från lamor, används för att analysera lösningen. Αυτά τα νανοσώματα har en anmärkningsvärd affinitet för spike-proteinerna hos koronavirus, vilket gör att de kan ανιχνεύσουν närvaron av ιό.

Ett elektriskt flöde passerar sedan genom sensorn, vilket får spike-proteinerna att förlora elektroner. När en andra sensor upptäcker denna förändring bekräftar enheten förekomsten av SARS-CoV-2.

Ακρίβεια och εφαρμογές

I en studie δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, visade forskarna att enheten är 77 till 83 procent noggrann i att upptäcka alla coronavirusvarianter i luften. Den kunde också framgångsrikt upptäcka viruset i lägenheterna till två COVID-positiva patienter inom bara fem minuter.

Enheten kan ha många användningsområden inom sjukvård och folkhälsa. Den kan användas för att söka efter viruset på sjukhus, köpcentra, flygplatser och andra offentliga platser, vilket hjälper till att identifiera områden med hög risk och informera om åtgärder för infektionskontroll.

Kostnad och framtidsutsikter

Η τρέχουσα kostnaden för att bygga enheten i ett laboratorium uppskattas till mellan 1.400 och 1.900 δολάρια. Ωστόσο, forskarna tror att με περαιτέρω ανάπτυξη, ανιχνευτής μεγέθους mikrovågsugn skulle kunna κατασκευαστεί för att skanna även för andra luftburna virus.

Teamet undersöker för närvarande möjligheten att ανιχνεύσει ινφλουένζα, RSV και άλλα patogener med samma teknik. De tror ότι αυτή η συσκευή har potentialen att revolutionera hur vi övervakar och hanterar luftburna virus, vilket bidrar till förbättrade resultat för folkhälsan.

Πρόσθετα χαρακτηριστικά και οφέλη:

• Η συσκευή är designad för att vara bärbar och lätt att använda, vilket möjliggör snabb distribution i olika miljöer.
• Παρέχει ανίχνευση σε πραγματικό χρόνο, vilket eliminerar behovet för χρονοβόρες δοκιμές PCR.
• Ο αισθητήρας βασισμένος σε νανοσώματα είναι πολύ ευαίσθητος και συγκεκριμένος, vilket möjliggör korrekt virusidentifiering.
• Η κυκλωνική τροχιά σωματιδίων εξασφαλίζει αποτελεσματική σύλληψη ιικών σωματιδίων από τον αέρα.
• Το χαμηλό κόστος της συσκευής την καθιστά εφικτή για ευρεία εφαρμογή σε δημόσιους χώρους.