به گزارش جام‌جم آنلاین به نقل از نیو اطلس، محققان موفق به تولید دستگاه ذخیره انرژی پیشگامی با ابعاد کوچکتر از یک ذره گرد و غبار، با ولتاژ مشابه باتری AAA شده‌اند که نه تنها برای استفاده در بدن انسان بی‌خطر خواهد بود، بلکه می‌تواند از برخی ترکیبات کلیدی جریان خون برای ارتقای عملکردش استفاده کند.
محققان تولید کننده این تجهیز جدید پیش از این در حوزه نانو ابرخازن‌ها (nBSC) کار می‌کردند، که خازن‌های معمولی‌ای هستند که به مقیاس زیر میلی‌متر کاهش یافته‌اند. توسعه این نوع تجهیزات به اندازه کافی دشوار است، اما محققان به دنبال ساخت تجهیزی بودند که بتواند به طور ایمن در بدن انسان کار کند و حسگرها و ایمپلنت‌های کوچک را تغذیه کند، که مستلزم جایگزینی مواد مشکل‌ساز و الکترولیت‌های خورنده با تجهیزاتی است که زیست‌سازگار هستند.
این تجهیزات به عنوان خازن‌های زیستی شناخته می‌شوند و کوچکترین نمونه تولید شده آنها تا به امروز بزرگتر از 3 میلی‌متر مکعب است. اما محققان در این پژوهش در کوچک کردن ابعاد خازن‌های زیستی جهش بزرگی به جلو داشته‌اند. برای ساخت خازن‌هاچند لایه پلیمری میان به همراه یک لایه لاک نوری حساس به نور که به عنوان جمع کننده جریان، غشای جدا کننده و الکترودهایی که از یک پلیمر سازگار با جریان الکتریکی رسانا به نام PEDOT: PSS ساخته شده است، پرس می‌شوند.
این لایه‌های فشرده شده روی سطحی به نازک ویفر قرار می‌گیرد که تحت کشش مکانیکی زیادی قرار دارد. این کار باعث می‌شود لایه‌های مختلف به صورت بسیار کنترل شده جدا شده و به سبک اریگامی به یک خازن نانو زیستی با حجم 0.001 میلی‌متر مکعب برسد و فضای کمتری را اشغال کند. بنابراین این ابرخازن‌های زیستی لوله‌ای شکل، تا 3000 بار کوچکتر از نانوخازن‌هایی است که پیش از این تولید می‌شد اما قدرت آن تقریباً برابر با ولتاژی است که یک باتری AAA ایجاد می‌کند (البته با شارش جریان بسیار کمتر).
این ابرخازن کوچک سپس در محیط آب نمک، پلاسمای خون و خون قرار داده شد و به صورت موفقیت‌آمیز توان خود در ذخیره انرژی را نشان داد. خازن زیستی به ویژه در خون عملکرد مؤثرتری داشت و پس از 16 ساعت کار تا 70 درصد از ظرفیت خود را حفظ کرده بود. دلیل دیگری که خون می‌تواند محل مناسبی برای قرارگیری این خازن زیستی باشد این است که دستگاه با واکنش‌های آنزیمی اکسید و احیای طبیعی سلول‌های زنده موجود در خون می‌تواند می‌تواند واکنش‌های ذخیره‌ای خود را شارژ کند و عملکردش را تا 40 درصد افزایش دهد.
این تیم همچنین با قرار دادن خازن زیستی در کانال‌های ریزسیال، دستگاه را تحت تأثیر نیروهایی قرار داد که ممکن است در رگ‌های خونی که جریان و فشار دچار نوسان می‌شوند، با آنها روبه‌رو شود. محققان همچنین از سه دستگاه متصل به یکدیگر برای تأمین انرژی یک حسگر pH کوچک استفاده کردند که می‌تواند در رگ‌های خونی برای اندازه گیری pH و تشخیص ناهنجاری‌هایی که می‌تواند نشان‌دهنده بیماری باشد مانند رشد تومور قرار گیرد.
نتایج این تحقیق در مجله علمی Nature Communications منتشر شده است.
