Njia Muhimu za Kuchukua
- MIT watafiti walitengeneza seli mpya ya nguvu inayofanya kazi kwa kutumia glukosi ya mwili wako.
- Seli zinaweza kuwasha vifaa vya matibabu na kusaidia watu wanaoweka vifaa vya kielektroniki katika miili yao kwa urahisi.
- Vifaa vinavyoweza kupandikizwa vinahitaji kuwa vidogo iwezekanavyo ili kupunguza athari zake kwa wagonjwa.
Mwili wako mwenyewe unaweza kuwa chanzo cha nishati kwa vifaa vya siku zijazo.
MIT wanasayansi wameunda seli ya mafuta inayotumia glukosi ambayo inaweza kuwasha vipandikizi vidogo na vitambuzi. Kifaa hupima takriban 1/100 ya kipenyo cha nywele za binadamu na huzalisha takriban microwati 43 kwa kila sentimita ya mraba ya umeme. Seli za mafuta zinaweza kuwa muhimu katika dawa na idadi ndogo lakini inayoongezeka ya watu wanaoweka vifaa vya kielektroniki katika miili yao kwa urahisi.
"Seli za mafuta za glukosi zinaweza kuwa muhimu katika kuwasha vifaa vinavyoweza kupandikizwa kwa kutumia mafuta yanayopatikana kwa urahisi mwilini," Philipp Simons, ambaye alibuni muundo kama sehemu ya Ph. D. Thesis, aliiambia Lifewire katika mahojiano ya barua pepe. "Kwa mfano, tunatazamia kutumia seli yetu ya mafuta ya glukosi ili kuwasha vihisi vyenye uwezo mdogo wa kupima utendaji wa mwili. Fikiri ufuatiliaji wa glukosi kwa wagonjwa wa kisukari, kufuatilia hali ya moyo, au kufuatilia viambulisho vinavyotambua mabadiliko ya uvimbe."
Mdogo lakini Mwenye Nguvu
Changamoto kubwa katika kubuni kiini kipya cha mafuta ilikuwa kuja na muundo ambao ulikuwa mdogo vya kutosha, Simons alisema. Aliongeza kuwa vifaa vinavyoweza kupandikizwa vinahitaji kuwa vidogo iwezekanavyo ili kupunguza athari zake kwa wagonjwa.
"Kwa sasa, betri ni chache sana katika jinsi zinavyoweza kuwa ndogo: ukiifanya betri kuwa ndogo, itapunguza kiwango cha nishati inayoweza kutoa," Simons alisema. "Tumeonyesha kuwa kwa kifaa ambacho ni nyembamba mara 100 kuliko nywele za binadamu, tunaweza kutoa nishati ambayo ingetosha kuwasha vihisi vidogo."
Kwa kuzingatia jinsi seli yetu ya mafuta ilivyo ndogo, mtu anaweza kufikiria vifaa vinavyoweza kupandikizwa ambavyo vina ukubwa wa maikromita chache tu.
Simons na washirika wake walilazimika kufanya kifaa kipya kiwe na uwezo wa kuzalisha umeme na ugumu wa kutosha kuhimili halijoto ya hadi nyuzi joto 600. Iwapo itatumika katika kipandikizi cha matibabu, seli ya mafuta italazimika kupitia mchakato wa kudhibiti halijoto ya juu.
Ili kupata nyenzo inayoweza kustahimili joto kali, watafiti waligeukia kauri, ambayo huhifadhi sifa zake za kielektroniki hata kwenye joto la juu. Watafiti wanatazamia muundo mpya unaweza kufanywa kuwa filamu au vifuniko vya hali ya juu na kufunikwa kwa vipandikizi vya umeme wa kawaida, kwa kutumia ugavi mwingi wa sukari mwilini.
Wazo la kiini kipya cha mafuta lilikuja mwaka wa 2016 wakati Jennifer L. M. Rupp, msimamizi wa nadharia ya Simons na profesa wa MIT, ambaye ni mtaalamu wa keramik na vifaa vya kielektroniki, alipoenda kupima glukosi wakati wa ujauzito wake.
"Katika ofisi ya daktari, nilikuwa mwanakemia wa kielektroniki aliyechoshwa sana, nikifikiria unachoweza kufanya na sukari na kemia ya kielektroniki," Rupp alisema katika taarifa ya habari. "Kisha nikagundua itakuwa vizuri kuwa na kifaa chenye nguvu ya glukosi. Na mimi na Philipp tulikutana kwenye kahawa na tukaandika kwenye leso michoro ya kwanza."
Seli za mafuta ya glukosi zilianzishwa kwa mara ya kwanza katika miaka ya 1960, lakini miundo ya awali ilitokana na polima laini. Vyanzo hivi vya awali vya mafuta vilibadilishwa na betri za lithiamu-iodidi.
"Hadi sasa, kwa kawaida betri hutumiwa kuwasha vifaa vinavyoweza kupandikizwa kama vile visaidia moyo," Simons alisema. "Walakini, betri hizi hatimaye zitaishiwa na nishati ambayo inamaanisha kipima moyo kinahitaji kubadilishwa mara kwa mara. Hiki ni chanzo kikubwa cha matatizo."
Muda Ujao Huenda Ukawa Mdogo na Wa Kupandikizwa
Katika kutafuta myeyusho wa seli ya mafuta unaoweza kudumu ndani ya mwili kwa muda usiojulikana, timu iliweka elektroliti kwa anodi na cathode iliyotengenezwa kwa platinamu, nyenzo thabiti ambayo humenyuka kwa urahisi pamoja na glukosi.
Aina ya nyenzo katika seli mpya ya mafuta ya glukosi huruhusu kubadilika kulingana na mahali inapoweza kupandikizwa mwilini. "Kwa mfano, inaweza kustahimili hali ya ulikaji ya mfumo wa usagaji chakula, ambayo inaweza kuwezesha vihisi vipya kufuatilia magonjwa sugu kama vile ugonjwa wa utumbo unaowasha," Simons alisema.
Watafiti waliweka seli kwenye vifurushi vya silicon, kuonyesha kuwa vifaa vinaweza kuunganishwa na nyenzo ya kawaida ya semicondukta. Kisha walipima mkondo unaozalishwa na kila seli walipokuwa wakimimina myeyusho wa glukosi juu ya kila kaki katika kituo cha majaribio kilichoundwa maalum.
Seli nyingi zilizalisha volteji ya juu ya takriban millivolti 80, kulingana na matokeo yaliyochapishwa katika jarida la hivi majuzi katika jarida la Advanced Materials. Watafiti wanadai huu ndio msongamano wa juu zaidi wa nishati ya muundo wowote wa seli ya mafuta ya glukosi.
Seli za mafuta za glukosi zinaweza kuwa muhimu katika kuwasha vifaa vinavyoweza kupandikizwa kwa kutumia mafuta yanayopatikana mwilini kwa urahisi.
Timu ya MIT "imefungua njia mpya ya vyanzo vidogo vya nishati kwa vitambuzi vilivyopandikizwa na labda kazi zingine," Truls Norby, profesa wa kemia katika Chuo Kikuu cha Oslo nchini Norway, ambaye hakuchangia kazi hiyo, alisema katika taarifa ya habari. "Keramik zinazotumiwa hazina sumu, bei nafuu, na si [zinazo] ajizi kidogo zaidi, kwa hali ya mwili na kwa hali ya kuzaa kabla ya kupandikizwa. Dhana na maonyesho hadi sasa yanaleta matumaini."
Simons alisema kuwa seli mpya za mafuta zinaweza kuwezesha aina mpya kabisa za vifaa katika siku zijazo. "Kwa kuzingatia jinsi seli yetu ya mafuta ilivyo ndogo, mtu anaweza kufikiria vifaa vinavyoweza kupandikizwa ambavyo vina ukubwa wa maikromita chache," aliongeza. "Itakuwaje ikiwa sasa tunaweza kushughulikia seli mahususi kwa vifaa vinavyoweza kupandikizwa?"
