Исследователи из Университета Карнеги-Меллон разрабатывают перевариваемые 3D-печатные источники питания.

Нетоксичные, биосовместимые, фактически съедобные батарейки изготавливаются из натурального пигмента меланина, ответственного за цвет глаз, кожи и волос, а в качестве корпусов используются 3D-печатные капсулы из биоразлагаемого пластика. Исследования ведутся под руководством профессора Кристофера Беттинджера.

Зачем понадобилось такое необычное решение? Инновационные «съедобные» элементы питания помогут создавать более эффективные, целевые методы диагностики и лечения. «На протяжении десятилетий мы мечтали о съедобных электронных устройствах для диагностирования и лечения болезней. Но если мы намереваемся глотать такие аппараты на повседневной основе, необходимо заранее продумать вопрос токсичности. Стоит задуматься об использовании биологических материалов, способных заменить некоторые из вещей, продаваемых в магазинах радиоэлектроники», – поясняет Беттинджер.

Несложно догадаться, что размещение обычных элементов питания внутри человеческого тела сопряжено с определенными рисками, а потому батареи для кардиостимуляторов содержатся в изолированной от внешнего воздействия среде, а автономные гастроскопические зонды выводятся из желудочно-кишечного тракта естественным путем. Успешная разработка биоразлагаемых, нетоксичных источников питания может сыграть ключевую роль в реализации идеи миниатюрных средств доставки препаратов, способных оставаться в организме достаточно продолжительное время, не представляя угрозы для здоровья пациента – например, при лечении опухолей. Меланин были выбран учеными потому, что его функции в человеческом организме во многом аналогичны работе элементов питания: пигмент не только поглощает ультрафиолетовую радиацию, но и связывает и высвобождает металлические ионы. «Мы осознали, что это по сути своей натуральный аккумулятор», – говорит Беттинджер.

В качестве материалов для изготовления электродов рассматриваются различные материалы, включая оксид марганца и титана фосфат натрия, а в качестве катионов – медь и железо, также содержащиеся в организме и не представляющие угрозы. В ходе экспериментов были изготовлены миниатюрные элементы питания мощностью пять милливатт, использующие в качестве катода 600 миллиграмм меланина и работающие на протяжении 18 часов. Хотя мощность опытных образцов невелика, она вполне достаточна для питания перспективных миниатюрных средств доставки лекарственных препаратов. Помимо меланинов, исследователи рассматривают возможность применения пектинов – натуральных полисахаридов, вырабатываемых многими растениями.