مترجم : علی طالبی
محققان در چين باتريهاي قابل شارژي ساختهاند كه ميتوانند با مايعات الهامگرفتهشده از بدن مانند محلول نمكي نرمال IV و محيط كشت سلولي به كار ادامه دهند. در مطالعات ما محققان جايگزينهايي براي باتريهاي يوني و ليتيومي طراحي كردهاند، اين مهم با تمركز بر تقاضاهاي فشار مكانيكي وسايل الكتريكي پوشيدني مانند ساعتهاي هوشمند و الزامات امنيتي وسايل الكترونيكي قابل كاشت در بدن انجام شده است.
«يونگانگ وانگ» محقق ارشد و پروفسور شيمي در دانشگاه «فودان» در مورد موادي كه در اين باتري استفاده شده است ميگويد:«باتريهاي فعلي مانند انواع يوني و ليتيومي كه در موارد كاشتني در بدن استفاده ميشوند عموماً ظاهر سفت و سختي دارند. بهعلاوه، بيشتر باتريهاي قابل انعطاف براساس الكتروليتهاي آلي قابل اشتعال يا خورنده ساخته شدهاند كه مشكلات و مخاطرات ايمني دارند و حتي براي وسايل پوشيدني تطبيق زيستي نامناسبي دارند چه رسد به وسايل كاشتني در بدن.»
معيارهاي ايمني براي باتريهاي قابل پوشيدن و قابل كاشت بهطور كلي شامل تقويت ساختاري بهمنظور اجتناب از نشت مواد شيميايي خطرناك است. درعوض، محققان اين مايعات قابل اشتعال و سمي براي جيپ و محلولهاي نمكي آسيبرسان براي محيط زيست را تعويض كردهاند. باتوجه به اينكه آنها بايد هيچ خطري براي سطح و داخل بدن نداشته باشند، بين تمام محلولها تنها دو مورد براي وسايل قابل كاشت مناسب بود. همچنين نشت الكتروليت نيز همچنان نامطلوب است و خطر آن با استفاده از پمپاژ محلول نمكي نرمال توسط بيشتر درمانهاي IV در درون بدن يا محيط كشت سلولي كه حاوي آمينواسيدها، قندها و ويتامينها بهعلاوه يونهاي سديم (كه بسيار مشابه مايعات احاطهكننده سلولهاي انسان است) است به حداقل ميرسد.
محققان با رها شدن از مخاطرات نشت (اين امر به مواد بسيار محافظهكارانهاي نياز دارد كه ميتواند باتريها را حجيم و غيرقابل شارژ كند) دو نوع باتري قابل انعطاف را طراحي كردند؛ باتري D2 كمربند مانند كه در آن فيبرهاي ظريف الكترودي به شبكهاي از رشتههاي فولادي متصل است و باتريD1 فيبرشكل كه در آن مواد الكترودي نانوذرهاي دورادور تا ستونفقراتي از نانولوله كربني قرار گرفتهاند تعبيه شده است. محققان علاوه بر آزمودن مايعات سازگار با محيط زيست براي يافتن الكتروليت مايع مناسب در وسايل پوشيدني خارج از بدن سولفات سديم مرسوم را نيز بهعنوان محلولي ايمن و نسبتاً بينقص آزمودند. هر دو نوع باتري با وجود الكتروليت سولفات سديم ازلحاظ ظرفيت نگهداري شارژ (نمايانگر مدت عملكرد باتري بدون شارژ مجدد) و خروجي نيرو براي اندازه مشخص مانند باتريهاي يوني و ليتيومي قابل پوشيدن عمل كردند. زمانيكه محققان براي شبيهسازي تأثير بستهشدن سنسور، ساعت يا وسايل مشابه پوشيدني دور ساعد باتريها را خم كرده يا تا زدند اين عملكرد همچنان بهصورت قبل ادامه يافت. تنها موردي كه براي باتريهاي مبتني بر كشت سلولي و نمكي بهشدت كاهش يافته بود ظرفيت نگهداري شارژ بود. علت احتمالي بيشتر ناشي از كمتر بودن ميزان يون سديم نسبت به محلول سولفات سديم بود.
حتي واكنش جانبي نامطلوب باتري فيبر مانند آنها محققان را بهسمت كاربردهاي زيستي ممكن هدايت كرد. نانولولههاي كربني يكساني كه اسكلت باتري 1D را ميسازند ميتوانند تبديل اكسيژن حلشده به يونهاي هيدروكسيد را تسريع كنند، اين فرايند درصورت كنترلنشدن بر بازدهي باتري تأثيرات منفي ميگذارد اما بهعنوان فرايندي مستقل در درمان سرطان و آلودگيهاي ميكروبي داراي توان بالقوه درماني است.
«وانگ» ميگويد:«ميتوانيم اين الكترودهاي فيبر مانند را در بدن انسان و به ويژه در مناطقي كه دسترسي داروهاي تزريقشدني به آنجا دشوار است، بكاريم تا اكسيژن ضروري را مصرف كنند. از آنجا كه سلولهاي سرطاني يا باكتري بيماريزا بهشدت به تغييرات PH محيط زنده حساسند، تخليه اكسيژن ميتواند حتي آنها را بهكلي از بين ببرد. البته هماكنون اين تنها يك فرضيه است اما اميدواريم اين امكان را همراه با زيستشناسان و دانشمندان علوم پزشكي بيشتر بررسي كنيم.»
منبع:ساينس ديلي
