胶囊大小的可摄入生物电池可以让人们对消化系统有新的认识

科技公司已经开发出许多可以在体外工作的设备，例如手机、智能手表、平板电脑和数百种其他设备。在身体里面，但是?由于多种原因，这显然比较棘手，但设备的功率是一个很大的问题。

宾厄姆顿大学的生物电池研究人员认为他们有一种解决难以触及的小肠的方法，小肠平均缠绕在人体肠道周围 22 英尺。

Thomas J. Watson 工程与应用科学学院电气与计算机工程系教员Seokheun “Sean” Choi教授领导了一个包括博士生 Maryam Rezaie 和 Zahra Rafiee 在内的团队进行最近发表在期刊上的研究先进能源材料。

Choi 说：“小肠中有一些区域是无法到达的，这就是为什么开发了可摄取的相机来解决这个问题。” “他们可以做很多事情，比如成像和物理传感，甚至是药物输送。问题是权力。到目前为止，电子设备使用的原电池能量预算有限，无法长期运行。”

Watson 团队的解决方案基于 Choi 在过去十年中关于利用细菌产生低水平电力的发现，这些电力可以为传感器和 Wi-Fi 连接供电，作为物联网的一部分。

小肠内的其他选择不太可行：传统电池可能有害，从体外进行的无线电力传输效率低下，温差不足以利用热能，肠道运动对于机械能来说太慢。相反，Choi 的生物电池利用微生物燃料电池和形成孢子的枯草芽孢杆菌细菌，这些细菌在到达小肠之前保持惰性。

“你如何让你的微型燃料电池选择性地在小肠中工作?我们使用需要特定条件才能激活的 pH 敏感膜，”Choi 说。“当你观察我们的胃肠道时，食道与小肠一样具有中性 pH 值，但转运时间仅为 10 秒。它不会在该区域激活，并且永远不会在胃中起作用，因为胃的 pH 值非常低。它只在小肠中起作用。”

Choi 知道有些人可能会拒绝摄入细菌，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、可储存的生物催化剂，”他说。“当有营养物质时，孢子就会发芽，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 和他的学生已经着眼于改进胶囊大小的生物电池。一旦燃料电池到达小肠，最多需要一个小时才能完全发芽——越快越好。该电池每平方厘米产生大约 100 微瓦的功率密度——足以进行无线传输，但多 10 倍将提供更多的使用选择。电池还需要进行动物和人体测试以及生物相容性研究。

Choi 可以预见低水平微生物燃料电池可以为多种用途提供动力，包括生物和化学传感器、药物输送系统和电刺激装置。