3Dバイオプリントされた「電気ウナギ」は110Vの電気を生成し、将来的にはペースメーカーに電力を供給できる可能性がある

3Dバイオプリントされた「電気ウナギ」は110Vの電気を生成し、将来的にはペースメーカーに電力を供給できる可能性がある
海で最も魅力的な生物のひとつである電気ウナギは、電気を発生させる3対の腹部器官を持ち、それを使って自分自身を守ったり獲物を気絶させたりすることができます。 2018年2月26日、Antarctic Bearは、上記の現象にヒントを得て、研究者らが3Dバイオプリンティング技術を使用して、電気ウナギの力を模倣したソフト電源を作成したことを知りました。



フリブール大学(スイス)、ミシガン大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者らは、ハイドロゲルから110ボルトを生成する電気ウナギ感知装置を3Dバイオプリントし、先週カリフォルニア州サンフランシスコでその結果を発表した。

デンキウナギの背後にある科学は興味深いものです。海洋生物の内部では、イオン、つまり電荷を帯びた原子または分子が細胞膜の両側に集まり、イオン勾配を形成します。そして、電位、つまり電圧は、イオン勾配を横切る電位から収集されます。これは「膜貫通輸送」と呼ばれるプロセスで、デンキウナギはこれを利用して独自の電気を生成します。

研究者たちは、バイオプリンターを使って異なる濃度の塩水で満たされたハイドロゲルを積み重ね、人工構造物で同じことをやりたいと考えました。3Dバイオプリンターを使って積み重ねたハイドロゲルの数が増えるほど、生成される電圧は高くなります。最終的に、彼らは110ボルトを生成できるシステムを作成しました。

この複雑なバイオプリンティング技術では、ゲル前駆体の液滴の配列をプラスチック基板上に堆積させ、その後紫外線で硬化させて固体ゲルに変換します。研究者たちは、1つの基板上に高塩分ゲルと低塩分ゲルを交互に配置し、別の基板上に陽イオン選択性ゲルと陰イオン選択性ゲルを配置することで、電圧を生成するために使用できる612テトラマーゲルバッテリーを作成した。


「現在、私たちが測定しているのは数十から数百マイクロアンペアの範囲の電流ですが、これはほとんどの電子機器にとっては低すぎます」とフリブール大学アドルフ・メルクル研究所の大学院生、アニルヴァン・グハ氏は言う。

しかし、さらなる研究によってこの人工電気ウナギはより実用的なものになる可能性があり、グハ氏と他の研究者は、自分たちの研究がペースメーカーのような身体増強装置など、「体内にすでに存在する勾配を利用する」埋め込み型装置の電源開発に役立つ可能性があると考えている。

「そうすれば、体内でイオン勾配が絶えず再構築されるため、常に充電されるバッテリーを作成できる可能性があります」とグハ氏は述べた。

この研究は今週、カリフォルニア州サンフランシスコで開催される生物物理学会の第62回年次総会で発表される予定だ。

出典: 3ders


電気ウナギ、3Dバイオプリンティング、心臓

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