Как сделать электрическую батарейку из улитки
Учёные создали электрифицированную улитку: специальное устройство, имплантированное в моллюска, работает на глюкозе и кислороде, получая электроэнергию из реакции окисления глюкозы.
Учёные создали электрифицированную улитку: специальное устройство, имплантированное в моллюска, работает на глюкозе и кислороде, получая электроэнергию из реакции окисления глюкозы.
Схема работы улитки-батарейки и фотография самой улитки с подведёнными электродами (фото авторов исследования).
Исследователи из (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 .
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 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.
источник: science.compulenta.ru
