Спеціальні потреби

Вчені знайшли спосіб перетворювати живі організми - равликів, тарганів і гриби – в електронних «кіборгів». Це робиться шляхом імплантації крихітних «паливних елементів», які генерують і накопичують електроенергію, використовуючи метаболічні процеси цих організмів. Роботи, що фінансуються Міноборони США, спрямовані на створення датчиків, що працюють на біологічній енергії, для дистанційного моніторингу.

Все почалося в 2003 році з винограду. Інженер-хімік Адам Хеллер і його колеги з Університету Техасу в Остіні впровадили в виноградину крихітний біопаливний елемент і довели, що він може перетворювати в електрику енергію природних метаболічних процесів цього фрукта, а саме - енергію хімічних реакцій за участю глюкози і кисню. Цей пристрій може генерувати 2,4 мікровата електроенергії.

Спочатку Хеллер розраховував, що імплантовані біопаливні елементи знайдуть застосування в медицині. Наприклад, вони могли б служити термометрами, які можна впроваджувати в рану, щоб по температурі прооперованого органу судити про запальний процес. Їх можна було б також використовувати як нервові стимулятори. Проте ці пристрої так і не з'явилися на світ.

Відтак до справи підключилися французькі вчені. Вони працюють над створенням біопаливних елементів, які використовують глюкозу і кисень, що циркулюють в крові людини, для вироблення енергії для підзарядки медичних пристроїв, таких як стимулятори серця або штучні сечові сфінктери для пацієнтів, що страждають нетриманням.

Євген Кац і його колеги з Університету Кларксона в Потсдамі (штат Нью-Йорк) пішли в іншому напрямку у застосуванні цієї технології. Вчені впровадили біопаливні елементи в крихітних садових равликів. Ідея полягала в тому, щоб перехоплювати енергію равликів і використовувати її для живлення різних мікропристроїв. Це можуть бути, наприклад, дистанційні сенсори, які стежать за рівнем токсинів у навколишньому середовищі або передають зображення людей, що проходять повз.

«Це можуть бути різні датчики, відеокамери, - говорить Кац. - Їх можна підключити до бездротових пристроїв, які будуть передавати інформацію».

При цьому електрифіковані равлики залишаться милими створіннями, не вимагають особливого догляду. Досить кількох морквин, щоб протягом декількох місяців вони могли генерували безперервний потік електроенергії.

Всі живі істоти використовують глюкозу і кисень для вироблення енергії. Біопаливні елементи підключаються до цієї динамо-машини, використовуючи два електроди довжиною в кілька міліметрів, кожен з яких тонше людської волосини. Кац пояснює, що електрони течуть через ланцюг між одним електродом, де відбувається розщеплення глюкози, до іншого, де кисень використовується для синтезу води.

«Якщо це відбувається досить швидко і ефективно, - каже він, - то можна витягати електрику».

Тепер проблема полягає в тому, щоб підключити ці джерела енергії в кіберорганізмах до відповідних датчиків.

Вчені також імплантували біопаливні елементи в жуків і тарганів. Цим займається Деніел Шерсон з Університету Кейс Вестерн Резерв у Клівленді (штат Огайо).

Він і його колеги створили пристрій, який контролює руху таргана, використовуючи його нервову систему. Тепер вони хочуть імплантувати в таргана біопаливний елемент, щоб комах можна було використовувати для роботи датчиків, здатних визначати присутність отруйних речовин, таких, наприклад, як бойовий газ зарин.

За словами Шерсона, одного разу за допомогою соку дерев можна буде визначати загрози навколишньому середовищі: «Енергія, яку можна отримати з соку, можна використовувати для визначення будь-яких матеріалів, що становлять загрозу для суспільства».

Зараз команда Шерсона намагається імплантувати біопаливні елементи в гриби шіїтаке.

Роботи зі створення кібернетичних організмів проводяться за фінансової підтримки Міністерства оборони США.

Результати досліджень Деніела Шерсона та Євгена Каца з використання біопаливних елементів опубліковані в «Журналі Американського хімічного товариства» (Journal of the American Chemical Society).

XS
SM
MD
LG