据英国《新科学家》杂志报道,科学家最近表示,以人血中的葡萄糖为能源的酵母细胞有一天会驱动置入人体内的电子装置,如起博器.这种活生生的动力能自我产生,从而取代定期更换电池的常规手术.因为加拿大英属哥伦比亚大学的一支科学家小组将酵母包封在柔软的胶囊中,已经开发出来了这种微型的微生物燃料电池, 可以应用到治疗麻痹症的脊柱内微电极这样的电子装置中.从事此酵母燃料电池开发的科学家表示,脊柱内微电极需要植入脊柱内,因此更换电池很棘手.

此酵母通过分化新细胞来实现生长

此燃料电池由酵母来驱动

电极上形成的“微型柱”能提高此燃料电池的输电能力

传统燃料电池依靠高温催化剂如铂来从燃料中剥离电子,从而产生电流.而此微生物燃料电池则利用活细胞中的低温催化剂――酶来产生电流.最简单的办法是,当细胞开始分解食物时,就直接“盗取”细胞所产生的电子.这一办法在“电子中介”的帮助下能实现,所谓“电子中介”就是足够小的化学物,能通过细胞获取电子,之后又能从细胞内跑出来.

此新燃料电池由酿酒酵母组成,这些酵母封存在由聚二甲硅氧烷(PDMS)材料制成的胶囊中,共同构成了此燃料电池.科学家目前开发的这种燃料电池的样品是微米级的,面积为15平方微米,厚1.4微米.此研究成果发表在最新出版的《微电子系统杂志》上.

甲基蓝这种化合物通常用于对生物样本进行染色,如今,加拿大英属哥伦比亚大学的科学家将用作“电子中介”.当酵母分解葡萄糖时,甲基蓝就从酵母细胞那里“盗取”电子,之后将电子运送到此酵母细胞的另一边,从而产生微弱的电流.在阴极上,来自酵母细胞的氢离子和氧结合产生水.为增加电极的面积以加大此燃料电池的电力输出,该小组利用硅蚀刻技术来制造“微型柱”,其面积为40平方微米左右,高8微米.

经测试,此酵母燃料电池大约能产生40纳瓦的电力,相比之下,石英手表的电子通常能产生微瓦级的电力.因此,如果利用电容器将能量贮存起来,此酵母燃料电池就能驱动一些装置.此酵母还将进行基因改良,使其具有更大的电力输出能力.不过,这一目标面临许多挑战.比如,得让酵母细胞健康生长,其废物得无损伤情况下进行清理,让有害物质排泄到人体血液中.