En áreas remotas del mundo o en regiones con recursos limitados, los artículos cotidianos como enchufes eléctricos y baterías son lujosos. Los trabajadores de la salud en estas áreas a menudo carecen de electricidad para alimentar dispositivos de diagnóstico, y las baterías comerciales pueden no estar disponibles o ser demasiado caras.Se necesitan fuentes de energía de bajo costo y portátiles. Hoy, los investigadores informan de un nuevo tipo de batería, hecha de papel y alimentada por bacterias, que podría superar estos desafíos.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la 256ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"El papel tiene ventajas únicas como material para biosensores", dice Seokheun Sean Choi, Ph.D., quien presenta el trabajo en la reunión. "Es económico, desechable, flexible y tiene una gran superficie.Sin embargo, los sensores sofisticados requieren una fuente de alimentación. Las baterías comerciales son demasiado derrochadoras y caras, y no pueden integrarse en sustratos de papel. La mejor solución es una biobatería basada en papel ".
Los investigadores han desarrollado previamente biosensores desechables en papel para un diagnóstico económico y conveniente de enfermedades y condiciones de salud, así como para detectar contaminantes en el medio ambiente. Muchos de estos dispositivos se basan en cambios de color para informar un resultado, pero a menudo no lo sonmuy sensible. Para aumentar la sensibilidad, los biosensores necesitan una fuente de alimentación. Choi quería desarrollar una batería de papel económica alimentada por bacterias que pudiera incorporarse fácilmente en estos dispositivos de un solo uso.
Entonces Choi y sus colegas de la Universidad Estatal de Nueva York, Binghamton hicieron una batería de papel al imprimir capas delgadas de metales y otros materiales en una superficie de papel. Luego, colocaron "exoelectrógenos" liofilizados en el papel.un tipo especial de bacteria que puede transferir electrones fuera de sus células. Los electrones, que se generan cuando las bacterias producen energía por sí mismos, pasan a través de la membrana celular. Luego pueden hacer contacto con electrodos externos y alimentar la batería.batería, los investigadores agregaron agua o saliva. En un par de minutos, el líquido revivió la bacteria, que produjo suficientes electrones para alimentar un diodo emisor de luz y una calculadora.
Los investigadores también investigaron cómo el oxígeno afecta el rendimiento de su dispositivo. El oxígeno, que pasa fácilmente a través del papel, podría absorber los electrones producidos por la bacteria antes de llegar al electrodo. El equipo descubrió que aunque el oxígeno disminuyó ligeramente la generación de energía, el efectoera mínimo. Esto se debe a que las células bacterianas estaban fuertemente unidas a las fibras de papel, lo que rápidamente llevó los electrones al ánodo antes de que el oxígeno pudiera intervenir.
La batería de papel, que puede usarse una vez y luego desecharse, actualmente tiene una vida útil de aproximadamente cuatro meses. Choi está trabajando en condiciones para mejorar la supervivencia y el rendimiento de las bacterias liofilizadas, lo que permite una vida útil más larga"El rendimiento de la energía también debe mejorarse aproximadamente 1,000 veces para la mayoría de las aplicaciones prácticas", dice Choi. Esto podría lograrse apilando y conectando múltiples baterías de papel, señala. Choi ha solicitado una patente para la batería y estábuscando socios de la industria para la comercialización.
Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación de la National Science Foundation, la Office of Naval Research y la Research Foundation para la Universidad Estatal de Nueva York.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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