胶囊大小的可消化生物电池可以为消化系统提供新的视角
科技公司已经开发出许多可以在体外工作的设备，比如手机、智能手表、平板电脑等数百种设备。但在身体内部呢?由于几个原因，这显然更棘手，但设备的功率是一个重要原因。
宾厄姆顿大学(Binghamton University)生物电池研究人员认为，他们已经找到了一种解决方案，可以解决小肠难以触及的问题，小肠绕在人体肠道周围的平均长度为22英尺。
Thomas J. Watson工程与应用科学学院电子计算机工程系教授崔世勋(音译)带领博士生Maryam Rezaie和Zahra Rafiee等人进行的研究最近发表在该杂志上先进能源材料。
“小肠中有些区域是无法到达的，这就是为什么我们开发了可摄取相机来解决这个问题，”崔说。“它们可以做很多事情，比如成像和物理传感，甚至是药物输送。问题在于权力。到目前为止，电子设备使用的是能量有限的原电池，不能长期工作。”
沃森团队的解决方案建立在Choi在过去十年中关于利用细菌产生低水平细菌的发现之上电可以为传感器和Wi-Fi连接供电，作为物联网的一部分。
在小肠内的其他选择则不太可行:传统的电池有潜在的危害，来自体外的无线电力传输效率低下，温差不足以利用热能，肠道运动太慢，无法利用机械能。相反，Choi的生物电池利用微生物燃料电池，其中含有孢子形成的枯草芽孢杆菌，这种细菌在到达小肠之前保持惰性。
“你如何让你的微型燃料电池选择性地在小肠中工作?我们使用了一种需要特定条件才能激活的ph敏感膜。”“当你观察我们的胃肠道时，你会发现食道的pH值和小肠一样是中性的，但传递时间只有10秒。它不会在这个区域被激活，也不会在胃里起作用，因为胃的ph值很低。它只在小肠里起作用。”
崔教授知道，有些人可能不愿摄入细菌，但我们的身体里充满了无毒的微生物，它们有助于消化和其他功能。
“我们使用这些孢子作为休眠的、可储存的生物催化剂，”他说。“当营养物质可用时，孢子可以发芽，它们可以恢复营养生活并产生能量。”
虽然这项研究刚刚发表，但Choi和他的学生们已经在期待改进胶囊大小生物电池。一旦燃料电池到达小肠在美国，它需要一个小时才能完全发芽——越快越好。这种电池每平方厘米产生大约100微瓦的功率密度，足以进行无线传输，但10倍以上的功率密度将提供更多的使用选择。这种电池还需要动物和人体测试以及生物相容性研究。
Choi可以预见低水平微生物燃料电池的几种用途，包括生物和化学传感器、药物输送系统和电刺激装置。
“我相信我们的微型燃料电池潜力巨大，但我们还有很长的路要走。”
