Новые нанотехнологии позволяют человеческому телу генерировать электрические токи

blank

Новое нанотехнологическое устройство, разработанное исследовательской группой под руководством исследователей Тель-Авивского университета , позволит человеческому телу генерировать электрические токи и напряжение за счет активации различных органов с помощью механической силы.Их исследованием руководил профессор Эхуд Газит из Школы биомедицины и исследований рака Шмуниса на факультете естественных наук, факультете материаловедения и инженерии инженерного факультета Флейшмана и Центра нанонауки и нанотехнологий вместе со своей лабораторией. команда, доктор Санту Бера и доктор Вей Джи. 

Исследовательская группа изучила развитие нанотехнологии, которая включает новый и чрезвычайно прочный биологический материал, подобный коллагену. Материал нетоксичен и не наносит вреда тканям организма.

Исследователи полагают, что у новой технологии есть потенциальное будущее во многих местах, включая сбор чистой энергии за счет собственного естественного движения тела для работы медицинских устройств, имплантированных в тело, устраняя необходимость в батареях.
В исследовании также приняли участие исследователи из Научного института Вейцмана в Реховоте и ряда исследовательских институтов в Ирландии, Китае и Австралии. В результате своих выводов исследователи получили два гранта ERC-POC, нацеленных на использование научных исследований из гранта ERC, который Газит ранее выиграл для прикладных технологий. 
Чтобы проверить свою теорию, исследовательская группа создала нанометрические структуры из искусственного материала и с помощью передовых инструментов нанотехнологии оказала на них механическое давление. Благодаря этому они узнали, что давление на материал создает электрические токи и напряжение, как они и предполагали. Они также обнаружили, что крошечные структуры размером всего в сотни нанометров демонстрируют один из самых высоких уровней пьезоэлектрической способности, когда-либо обнаруженных, сравнимый или превосходящий таковой у пьезоэлектрических материалов, обычно встречающихся на сегодняшнем рынке, большинство из которых содержат свинец и поэтому не подходят для использования в медицине. 
Это открытие чрезвычайно важно, объяснили исследователи, поскольку оно демонстрирует способность искусственных материалов служить своего рода двигателем для чрезвычайно малых медицинских устройств. Кроме того, в отличие от уже имеющихся пьезоэлектрических материалов, эта нанотехнология не содержит свинца и поэтому безопасна для медицинского использования.
«Большинство известных нам сегодня пьезоэлектрических материалов представляют собой токсичные материалы на основе свинца или полимеры, что означает, что они не безвредны для окружающей среды и человеческого тела. Однако наш новый материал полностью биологический и поэтому подходит для использования в организме », — объяснил профессор Газит.« Например, устройство, изготовленное из этого материала, может заменить батарею, которая снабжает энергией имплантаты, такие как кардиостимуляторы, хотя это должно быть время от времени заменяется. Движения тела, такие как сердцебиение, движения челюстей, дефекация или любые другие движения, которые происходят в организме на регулярной основе, заряжают устройство электричеством, которое будет непрерывно активировать имплант ».
Исследовательская группа планирует продолжить свои исследования, применяя кристаллографию и вычислительные квантово-механические методы или теорию функционала плотности, чтобы получить глубокое понимание пьезоэлектрического поведения материала и тем самым обеспечить точную инженерию кристаллов для создания биомедицинских устройств. 

blank

Ученые объяснили, что устройства, изготовленные из этого материала, могут использоваться для замены батарей в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы. Вместо использования внешних источников энергии устройство будет заряжаться от регулярных движений тела, таких как сердцебиение, движения челюстей или даже испражнения. Любое движение в теле, которое происходит на регулярной основе, заряжает устройство электричеством, что будет поддерживать постоянную активацию имплантата.
Хотя на данном этапе исследования будут сосредоточены на разработке медицинских устройств, Газит подчеркнул, что «экологически чистые пьезоэлектрические материалы, такие как тот, который мы разработали, обладают огромным потенциалом в широком диапазоне областей, поскольку они производят экологически чистую энергию с использованием механической силы. который все равно используется », что означает, что в будущем они могут быть использованы в других областях, что снизит нагрузку на окружающую среду, которую в настоящее время создают многие источники энергии.
«Например, машина, едущая по улице, может включить фонари», — добавил Газит. «Эти материалы могут также заменить содержащие свинец пьезоэлектрические материалы, которые в настоящее время широко используются, но вызывают опасения по поводу утечки токсичного металла в окружающую среду».

Поделиться

Источник