胶囊大小的可食用生物电池可以为消化系统提供新的视角

科技公司已经开发了许多可以在体外工作的设备，比如手机、智能手表、平板电脑和数百种其他设备。但在身体内部呢?出于几个原因，这显然比较棘手，但设备的功率是一个重要因素。

宾厄姆顿大学的生物电池研究人员认为，他们找到了一种解决难以到达的小肠的方法，小肠在人体肠道中平均蜿蜒22英尺。

Seokheun“Sean”Choi教授是Thomas J. Watson工程与应用科学学院电气与计算机工程系的教员，他领导的团队包括博士生Maryam Rezaie和Zahra Rafiee，他们的研究最近发表在杂志上先进能源材料．

Choi说:“在小肠中有一些区域是无法到达的，这就是为什么我们开发了可食用的相机来解决这个问题。”“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，电子产品使用的是一次电池，能量预算有限，不能长期工作。”

沃森团队的解决方案建立在崔在过去十年中利用细菌制造低水平的电作为物联网的一部分，它可以为传感器和Wi-Fi连接供电。

小肠内的其他选择不太可行:传统电池有潜在的危害，从体外无线传输能量效率低，温差不足以利用热能，肠道运动太慢，无法获得机械能。相反，Choi的生物电池利用微生物燃料电池与孢芽孢杆菌枯草细菌保持惰性，直到它们到达小肠。

“你如何让你的微燃料电池有选择性地在小肠中工作?我们使用一种ph敏感膜，需要特定的条件才能激活。”Choi说。“当你观察我们的胃肠道时，食道的pH值为中性，与小肠相同，但运输时间只有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。它只在小肠中起作用。”

Choi知道有些人可能不愿意摄入细菌，但我们的身体充满了有助于消化和其他功能的无毒微生物。

“我们将这些孢子用作休眠的、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，它们可以恢复植物生命并产生能量。”

虽然这项研究刚刚发表，但Choi和他的学生们已经开始展望改善胶囊的大小生物电池．一旦燃料电池到达小肠在美国，完全发芽需要一个小时——越快越好。这种电池每平方厘米产生约100微瓦的功率密度，足以进行无线传输，但再增加10倍就能提供更多的使用选择。这种电池还需要进行动物和人体试验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设备。

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，”他说。