Khai thác axít trong dạ dày để cung cấp năng lượng cho cảm biến siêu nhỏ

Dân trí Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Bệnh viện Brigham và Phụ nữ đã thiết kế và trình diễn loại pin điện nhỏ hoạt động bằng dịch axit trong dạ dày. Hệ thống có thể sản xuất đủ điện năng để vận hành các cảm biến nhỏ hoặc thiết bị phân phối thuốc nằm trong đường tiêu hóa trong thời gian dài. Nguồn điện này cung cấp một giải pháp thay thế an toàn và giá rẻ cho pin truyền thống hiện được sử dụng cho các thiết bị này.

Khai thác axít trong dạ dày để cung cấp năng lượng cho cảm biến siêu nhỏ - 1

Giovanni Traverso, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Chúng ta cần phải tìm ra những phương thức cung cấp năng lượng cho các hệ thống nằm trong bụng trong một thời gian dài. Chúng tôi thấy đường tiêu hóa mở ra cơ hội thực sự độc đáo để đặt các hệ thống mới phân phối thuốc và cảm biến. Và nền tảng cho các hệ thống này là làm sao để cung cấp năng lượng cho các thiết bị".

Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering.

Duy trì bởi axit

Trước đây, nhóm nghiên cứu đã chế tạo và thử nghiệm nhiều thiết bị đặt trong bụng để theo dõi các điều kiện sinh lý như nhiệt độ, nhịp tim và nhịp thở hoặc để cung cấp thuốc điều trị các bệnh như sốt rét. "Nghiên cứu này có thể dẫn đến sự ra đời của thuốc uống thế hệ mới, cho phép áp dụng các phương thức mới theo dõi sức khỏe bệnh nhân và/hoặc điều trị bệnh", Langer nói.

Các thiết bị này thường được cấp điện bởi pin nhỏ, nhưng pin thông thường tự xả theo thời gian và đặt ra vấn đề về sự an toàn. Để khắc phục những nhược điểm đó, nhóm nghiên cứu đã tập trung phát triển các thiết bị điện tử công suất thấp.

Nhóm nghiên cứu đã lấy cảm hứng từ một loại pin điện rất đơn giản được gọi là pin quả chanh, bao gồm 2 điện cực thường là một đinh mạ kẽm và một đồng xu bằng đồng - bị mắc kẹt trong một trái chanh. Axit citric trong chanh mang dòng điện nhỏ giữa hai điện cực.

Để mô phỏng chiến lược đó, các nhà nghiên cứu đã gắn các điện cực kẽm và đồng trên bề mặt của cảm biến nuốt vào bụng. Kẽm giải phóng các ion vào axit trong dạ dày để cấp năng lượng cho mạch điện, tạo ra đủ năng lượng cho một cảm biến nhiệt độ thương mại và bộ phát 900 MHz.

Trong các thử nghiệm ở lợn, các thiết bị này mất trung bình 6 ngày để di chuyển qua đường tiêu hóa. Mặc dù trong dạ dày, pin điện sản xuất đủ năng lượng cho một cảm biến nhiệt độ và truyền dữ liệu theo phương thức không dây đến một trạm gốc nằm cách 2m với tín hiệu được gửi cứ 12 giây 1 lần.

Khi thiết bị di chuyển vào ruột non có tính axit thấp hơn dạ dày, pin chỉ phát điện công suất bằng khoảng 1/100 so với trong dạ dày. "Nhưng vẫn có điện ở đó, bạn có thể khai thác trong thời gian dài hơn và sử dụng để truyền tải các gói thông tin ít thường xuyên hơn", Traverso nói.

Thu nhỏ

Mẫu thiết bị hiện nay là một hình trụ dài khoảng 40 mm và có đường kính 12 mm, nhưng các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ tạo ra viên nang gần bằng 1/3 kích thước đó bằng cách xây dựng một mạch tích hợp tùy chỉnh có thể chứa máy thu năng lượng, máy phát và một bộ vi xử lý.

"Thách thức lớn trong các thiết bị y tế cấy ghép liên quan đến việc quản lý việc sản xuất, chuyển đổi, lưu trữ và sử dụng năng lượng. Nghiên cứu này cho phép chúng ta hình dung các thiết bị y tế mới, nơi chính cơ thể góp phần sản xuất năng lượng cho phép hệ thống tự duy trì", Chandrakasan nói.

Khi các nhà nghiên cứu thu nhỏ thiết bị, họ dự kiến sẽ bổ sung các loại cảm biến khác và phát triển nó cho các ứng dụng như theo dõi lâu dài các dấu hiệu sự sống.

Các thiết bị này cũng có thể được sử dụng để phân phối thuốc. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh họ có thể sử dụng điện năng do pin điện phát ra để giải phóng thuốc được bao gói bởi một màng bằng vàng. Điều này có thể hữu ích cho các tình huống trong đó các bác sĩ cần thử thuốc có nhiều liều lượng khác nhau như thuốc điều chỉnh huyết áp.

N.P.D-NASATI (Theo Sciencedaily )

MỚI NHẤT
Một bước tiến quan trọng của công nghệ năng lượng mặt trời
Một bước tiến quan trọng của công nghệ năng lượng mặt trời

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu đã gỡ bỏ được một rào cản lớn trong việc sản xuất quy mô lớn các tấm pin mặt trời tự in sử dụng vật liệu gốm Perovskite với giá thành rẻ.

Thứ hai, 20/02/2017 - 09:30

Mexico là vùng đất của các loài khủng long?
Mexico là vùng đất của các loài khủng long?

(Dân trí) - Sau khi có thêm nhiều hóa thạch khủng long đang được xác định và khai quật, Mexico hóa ra lại thật sự là vùng đất của các loài khủng long. Gần đây nhất là việc phát hiện một con khủng long ăn cỏ có bàn chân dài gần 1m ở miền Bắc Mexico.

Thứ hai, 20/02/2017 - 06:39

Tên lửa của SpaceX hạ cánh thành công xuống bề mặt phẳng sau khi phóng
Tên lửa của SpaceX hạ cánh thành công xuống bề mặt phẳng sau khi phóng

(Dân trí) - Tập đoàn Công nghệ Khai phá Không gian (SpaceX) lại một lần nữa thành công trong việc hạ cánh tên lửa đẩy sau khi đưa một tàu vũ trụ lên không gian. Đây là lần hạ cánh thành công thứ 8 trong tổng số 14 lần thực hiện của SpaceX.

Thứ hai, 20/02/2017 - 06:07

Xem linh dương đột phá vòng vây của sư tử để thoát thân nhưng bất thành
Xem linh dương đột phá vòng vây của sư tử để thoát thân nhưng bất thành

(Dân trí) - Mải kiếm ăn nên một con linh dương sừng kiếm đã lọt vào “trận địa” của đàn sư sử. Khi phát hiện hai con sư tử cái tấn công mình, linh dương sừng kiếm đã nhanh chân bỏ chạy nhưng nó không thể ngờ xung quanh đó là những con sư tử khác đang đón lỏng để bắt gọn. Mặc dù đã nỗ lực vượt qua nhiều "cạm bẫy" nhưng do đuối sức nên linh dương đành phải bỏ mạng.

Chủ nhật, 19/02/2017 - 10:47

Ăn chay 5 ngày hằng tháng có nhiều tác dụng với sức khỏe
Ăn chay 5 ngày hằng tháng có nhiều tác dụng với sức khỏe

(Dân trí) - Kết quả nghiên cứu cho thấy: Chế độ ăn chay 5 ngày hàng tháng giúp giảm nguy cơ về các bệnh nguy hiểm như tim mạch, ung thư, tiểu đường và các bệnh liên quan đến tuổi già.

Chủ nhật, 19/02/2017 - 09:29

Mặt trăng sẽ đáp ứng mọi nhu cầu năng lượng cho Ấn Độ
Mặt trăng sẽ đáp ứng mọi nhu cầu năng lượng cho Ấn Độ

Giáo sư, Tiến sĩ Sivathanu Pillai thuộc Tổ chức nghiên cứu không gian (ISRO) của Ấn Độ cho rằng đến năm 2030, New Delhi có thể đáp ứng được mọi nhu cầu năng lượng của nước này từ các nguồn tài nguyên trên Mặt trăng.

Chủ nhật, 19/02/2017 - 08:39

Tại sao một số hạt ngô lại không nổ?
Tại sao một số hạt ngô lại không nổ?

(Dân trí) - Cho dù là bỏng ngô bạn mua tại rạp chiếu phim hay bạn tự làm ở nhà bằng lò vi sóng, thì vẫn luôn có một vài hạt không nổ thành bỏng. Nhà vật lý Helen Szerski – tác giả của cuốn “Cơn bão trong một tách trà: Vật lý học trong đời sống hàng ngày” đã giải thích về nguyên nhân khoa học đằng sau hiện tượng bí ẩn này.

Chủ nhật, 19/02/2017 - 07:34

NASA thành lập những đội nghiên cứu mới để  chinh phục sao Hỏa
NASA thành lập những đội nghiên cứu mới để chinh phục sao Hỏa

(Dân trí) - NASA vừa mới thành lập 2 đội gồm nhiều nhà nghiên cứu ở một số lĩnh vực quan trọng nhất để tạo nên 1 tổ hợp các Viện nghiên cứu công nghệ không gian (STRIs) với mục đích giúp loài người thám hiểm sâu hơn vào không gian.

Chủ nhật, 19/02/2017 - 06:55

Cận cảnh trận chiến kinh hoàng  giữa hai con lợn rừng
Cận cảnh trận chiến kinh hoàng giữa hai con lợn rừng

(Dân trí) - Với cách thức liên tục húc đầu vào nhau rồi sau đó lợi dụng đối thủ sơ hở để tung ra đòn tấn công sắc bén bằng nanh đã tạo nên một trận chiến kinh hoàng giữa hai con lợn rừng…

Thứ bảy, 18/02/2017 - 06:35

Tìm thấy phương pháp làm chậm lão hóa
Tìm thấy phương pháp làm chậm lão hóa

Các nhà khoa học từ Trường Đại học Tổng hợp Moskva (MGU) hợp tác với giới nghiên cứu từ Đại học Stockholm đã thu được một chất làm chậm quá trình lão hóa.

Thứ bảy, 18/02/2017 - 05:06

Phát hiện mới về ảnh chụp X quang bằng điện thoại thông minh
Phát hiện mới về ảnh chụp X quang bằng điện thoại thông minh

Các hình ảnh X-quang được chụp lại bằng điện thoại thông minh có thể giúp các chuyên gia y tế chẩn đoán hiệu quả các bệnh về phổi thông thường tương tự như những phim chụp X-quang gốc.

Thứ bảy, 18/02/2017 - 08:03

Phát triển mô hình để điều trị sớm bệnh thái hóa điểm vàng
Phát triển mô hình để điều trị sớm bệnh thái hóa điểm vàng

(Dân trí) - Một nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Belfast Queen, Ai-len, Đại học College London, Vương quốc Anh và Đại học Alabama, Hoa Kỳ, đã phát triển một mô hình nuôi cấy tế bào có thể giúp phát triển các chiến lược điều trị sớm hơn bệnh thoái hóa điểm vàng do tuổi tác (AMD).

Thứ bảy, 18/02/2017 - 07:47

ĐÁNG QUAN TÂM
Vật liệu kỷ lục co lại khi bị nung nóng
Vật liệu kỷ lục co lại khi bị nung nóng

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Nagoya đã phát hiện ra vật liệu gốm dưới tác động của nhiệt, có khả năng co lại gấp 2 lần vật liệu kỷ lục trước đó.

Thứ bảy, 18/02/2017 - 07:32

Choáng với cảnh sư tử bị bầm dập khi “đối đầu” với linh cẩu
Choáng với cảnh sư tử bị bầm dập khi “đối đầu” với linh cẩu

(Dân trí) - Một video ghi lại cảnh sáu con linh cẩu bất ngờ “gây sự” với một con sư tử cái đang nằm trên thảo nguyên. Với tính tham lam, liều lĩnh, hàm răng sắc nhọn và lối sống bầy đàn, linh cẩu đã hành hạ sự tử bằng những cú cắn xé…

Thứ sáu, 17/02/2017 - 02:29

Tìm thấy hợp chất hữu cơ tự nhiên trên hành tinh lùn Ceres
Tìm thấy hợp chất hữu cơ tự nhiên trên hành tinh lùn Ceres

(Dân trí) - Tất cả những yếu tố cần thiết cơ bản cho sự sống đều có thể tìm thấy trên bề mặt của Ceres – hành tinh lùn nằm giữa quỹ đạo của sao Hỏa và sao Mộc. Mới đây, một nghiên cứu đã tìm thấy các hợp chất hữu cơ trên hành tinh lùn này và chúng hoàn toàn tự nhiên, được sinh ra nhờ quá trình phong hóa ẩn dưới bề mặt.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 01:28

Cách đơn giản để biết lượng đường bạn ăn vào mỗi ngày
Cách đơn giản để biết lượng đường bạn ăn vào mỗi ngày

(Dân trí) - Andy Bellatti là một chuyên gia dinh dưỡng ở Las Vegas. Anh cho biết lượng đường được khuyến cáo sử dụng mỗi ngày là không quá 40g, nhưng chính xác là 40g đường thực tế trông như thế nào? Ông đã giải thích một phương pháp dễ dàng mà bạn có thể sử dụng để biết được lượng đường mà cơ thể bạn đang tiêu thụ mỗi ngày.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 12:49

Chiếm đóng sao Hỏa châm ngòi cho một dạng tiến hóa đáng sợ của con người?
Chiếm đóng sao Hỏa châm ngòi cho một dạng tiến hóa đáng sợ của con người?

(Dân trí) - Nếu con người di cư thành công lên sao Hỏa, thì sẽ thay đổi về mặt sinh học như thế nào? Một nhà sinh vật học về tiến hóa tại Đại học Rice, tác giả của cuốn sách “Loài người trong tương lai: Bên trong khoa học và Sự tiến hóa đang tiếp diễn của chúng ta” –Scott Solomon – đã giải thích cách con người tiến hóa trên sao Hỏa và những điều quan trọng có thể xảy ra với những người còn lại trên Trái đất.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 11:06

Khoa học xác nhận Trái Đất có một lục địa ẩn
Khoa học xác nhận Trái Đất có một lục địa ẩn

(Dân trí) - Theo một nghiên cứu mới được công bố, Trái đất có một lục địa bị che dấu được gọi là Zealandia, nằm ẩn ở Thái Bình Dương và gắn liền với New Zealand.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 10:50

Độc đáo mô hình trồng rau sạch bằng hệ thống vườn treo
Độc đáo mô hình trồng rau sạch bằng hệ thống vườn treo

(Dân trí) - Hiện nay, nhiều gia đình ở thành phố dù diện tích sân vườn chật hẹp thế nhưng họ vẫn muốn trồng rau sạch tại nhà để đảm bảo được chất lượng. Xuất phát từ nhu cầu đó, một nhóm bạn trẻ đến từ Khoa Nông học, trường Đại học Nông lâm (Đại học Huế) đã nghĩ ra ý tưởng và nghiên cứu thành công hệ thống vườn treo trồng rau.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 09:18

Pin sinh thái mới hoạt động bằng nước biển
Pin sinh thái mới hoạt động bằng nước biển

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST) ở Hàn Quốc đang nghiên cứu để phát triển loại pin mới sử dụng nguồn nước biển dồi dào và sẵn có.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:28

Phát minh ra quy trình sản xuất lốp xe tái tạo từ cỏ cây
Phát minh ra quy trình sản xuất lốp xe tái tạo từ cỏ cây

(Dân trí) - Một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu là các nhà khoa học tại trường Đại học Minnesota, đã phát minh ra một công nghệ mới sản xuất lốp ô tô từ cây và cỏ, có thể chuyển hướng ngành công nghiệp sản xuất lốp xe sang sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo sẵn có.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:15

Cảm động khoảnh khắc cá heo mẹ chiến đấu để cứu con khỏi tay thợ săn
Cảm động khoảnh khắc cá heo mẹ chiến đấu để cứu con khỏi tay thợ săn

(Dân trí) - Đoạn clip ghi lại khoảnh khắc cá heo mẹ cố gắng trong tuyệt vọng để cứu con của mình khỏi những người thợ săn, những người đang muốn bắt cá heo con để bán, khiến nhiều người xem cảm động.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:06

Diện tích băng ở Nam Cực giảm xuống mức thấp kỷ lục
Diện tích băng ở Nam Cực giảm xuống mức thấp kỷ lục

Diện tích băng ở Nam Cực đã giảm xuống mức thấp nhất sau nhiều năm cố gắng "cầm cự" trước xu hướng ấm lên trên toàn cầu do con người gây ra.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:29

Hóa thạch cá sấu tí hon có thể là một loài mới
Hóa thạch cá sấu tí hon có thể là một loài mới

(Dân trí) - Các nhà khoa học đã phục hồi hóa thạch của một con cá sấu đầu nhỏ có từ thời kỳ khủng long. Các phân tích cho thấy mẫu vật này là một loài mới.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:15