Що таке їстівні суперконденсатори?

Їстівні суперконденсатори — це новий тип електричних компонентів, здатних накопичувати енергію. На відміну від традиційних суперконденсаторів, виготовлених з таких матеріалів, як алюміній або графен, їстівні суперконденсатори виготовляють з харчових інгредієнтів, як-от сир, яйця, желатин і спортивний напій Gatorade.

Як виготовляють їстівні суперконденсатори?

Щоб виготовити їстівний суперконденсатор, дослідники змішують яєчний білок з гранулами вуглецю, потім додають воду та ще яєчний білок. Вони наносять суміш на шматочок їстівної золотої фольги. Потім вони шарами викладають скибочку сиру та лист желатину з покритою яєчно-вугільною сумішшю золотою фольгою. Зверху вони додають квадрат висушених водоростей, змочених краплями енергетичного напою. Вони складають стопкою ще кілька таких матеріалів і запаюють їх у запаювальній машині.

Застосування їстівних суперконденсаторів

Їстівні суперконденсатори мають широкий спектр потенційних застосувань у медичній галузі. Наприклад, їх можна використовувати для живлення крихітних камер, які можна проковтнути для проведення обстежень травного тракту. Їх також можна використовувати для доставки певних поживних речовин або ліків до певних ділянок кишківника.

Переваги їстівних суперконденсаторів

Їстівні суперконденсатори мають кілька переваг порівняно з традиційною ковтною електронікою. По-перше, вони абсолютно нетоксичні. По-друге, їх не потрібно виводити з травного тракту, що є перевагою для пацієнтів, які мають труднощі з ковтанням таблеток. По-третє, їх можна зробити дуже маленькими, що полегшує їхнє ковтання.

Виклики та подальші напрями досліджень

Один із викликів, пов’язаних із розробкою їстівних суперконденсаторів, — це їхній розмір. Наразі пристрої мають розмір приблизно з упаковку кетчупу. Дослідники працюють над створенням менших пристроїв, які можна ковтати легше.

Ще одним викликом є необхідність розробити їстівні суперконденсатори, які можуть працювати протягом тривалішого часу. Нинішні пристрої можуть працювати лише кілька годин, але дослідники працюють над розробкою пристроїв, здатних працювати днями або навіть тижнями.

Незважаючи на ці виклики, їстівні суперконденсатори мають потенціал революціонізувати сферу ковтних електронних пристроїв. Вони пропонують низку переваг порівняно з традиційними пристроями, і дослідники досягають прогресу у подоланні викликів, що стоять на шляху їхньої розробки.

Додаткова інформація

• Дослідження їстівних суперконденсаторів було опубліковано в журналі Advanced Materials Technologies.
• Команду дослідників очолив професор Ханцін Цзян з Державного університету Аризони.
• Було доведено, що їстівні суперконденсатори ефективно знищують бактерії E. coli.
• Їстівні суперконденсатори можна використовувати для доставки ліків до певних ділянок кишківника.
• Їстівні суперконденсатори все ще перебувають у стадії розробки, але вони мають потенціал революціонізувати сферу ковтних електронних пристроїв.

Огляд пристрою

Дослідники розробили революційний пристрій, який може швидко виявляти SARS-CoV-2, вірус, що викликає COVID-19, у повітрі протягом п’яти хвилин. Цей детектор з підтвердженням концепції має потенціал трансформувати спосіб моніторингу та контролю вірусів, що передаються повітряно-крапельним шляхом, у громадських місцях.

Пристрій, відомий як вологий циклонний аерозольний пробовідбірник, використовує унікальний дизайн, натхненний попереднім пристроєм, що застосовувався для виявлення білка в мозку пацієнтів з хворобою Альцгеймера. Він втягує повітря зі швидкістю 1000 літрів на хвилину, закручуючи його як циклон, щоб захопити вірусні частинки в рідкому розчині.

Механізм виявлення

Через п’ять хвилин біосенсор, виготовлений з електрода, приєднаного до нанотіл, білків імунної системи, отриманих від лам, використовується для аналізу розчину. Ці нанотіла мають виняткову спорідненість до шипоподібних білків коронавірусів, що дозволяє їм виявляти наявність вірусу.

Потім через датчик пропускають електричний струм, що призводить до втрати електронів шипоподібними білками. Коли другий датчик виявляє цю зміну, пристрій підтверджує наявність SARS-CoV-2.

Точність і застосування

У дослідженні, опублікованому в Nature Communications, дослідники продемонстрували, що пристрій має точність від 77 до 83 відсотків у виявленні будь-яких варіантів коронавірусу в повітрі. Він також успішно виявив вірус в квартирах двох пацієнтів з позитивним результатом на COVID лише за п’ять хвилин.

Пристрій може мати широкий спектр застосувань у сфері охорони здоров’я та громадського здоров’я. Його можна використовувати для сканування вірусу в лікарнях, торгових центрах, аеропортах та інших громадських місцях, що допомагає визначати зони високого ризику та інформувати про заходи контролю інфекцій.

Вартість і майбутні перспективи

Поточна вартість виготовлення пристрою в лабораторії оцінюється від 1400 до 1900 доларів США. Однак дослідники вважають, що завдяки подальшому розвитку детектор розміром з мікрохвильову піч можна буде розробити також для сканування інших вірусів, що передаються повітряно-крапельним шляхом.

Зараз команда вивчає потенціал виявлення грипу, РС-вірусної інфекції та інших патогенів за допомогою тієї ж технології. Вони вважають, що цей пристрій має потенціал трансформувати спосіб моніторингу та контролю вірусів, що передаються повітряно-крапельним шляхом, що сприятиме покращенню результатів охорони здоров’я населення.

Додаткові функції та переваги:

• Пристрій розроблено таким чином, щоб бути портативним і простим у використанні, що забезпечує швидке розгортання в різних умовах.
• Він забезпечує виявлення в режимі реального часу, виключаючи потребу в тривалому ПЛР-тестуванні.
• Датчик на основі нанотіл є високочутливим і специфічним, що забезпечує точну ідентифікацію вірусу.
• Траєкторія частинок, подібна до циклону, забезпечує ефективний захват вірусних частинок із повітря.
• Низька вартість пристрою робить його доступним для широкого впровадження в громадських місцях.