Diese essbare Batterie könnte die Welt der Diagnostik und nachhaltigen Energie antreiben

Sie können sich vorstellen, dass jede italienische Stadt eine ist gastronomisch Freude – und die italienische Hafenstadt Genua ist kein geringeres Beispiel dafür.

Pesto, die grüne Soße aus Basilikum, ist ein Genueser Original, ebenso wie Aglioteli, eine Knoblauchsauce, und Prescinsêua, eine Käsesorte. Die Stadt ist auch für eine Fülle köstlicher Meeresfrüchtegerichte aus Sardellen, Oktopus und Schwertfisch bekannt.

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Jetzt ist Genua auch die Heimat der ersten essbaren Batterie der Welt, die aus einer vielseitigen Auswahl an Zutaten wie Bienenwachs und Algen hergestellt wird.

Während diese Batterie möglicherweise nicht auf den Speisekarten der vielen guten Restaurants in Genua steht, kann sie eines Tages Ihr Leben – oder zumindest eine teure Operation – retten, indem sie sich einfach in Ihrem Verdauungstrakt auflöst.

Gute Reaktion

Der Magen-Darm-Trakt – dort, wo Ihre Nahrung pulverisiert und verdaut wird – ist einer der wichtigsten Teile der Maschinerie Ihres Körpers. Untersuchungen zeigen, dass eine gute Behandlung einen direkten und übergroßen Einfluss auf die Gesundheit hat Einnahme von Medikamenten Gesundheit und Funktionsfähigkeit.

Daher muss jedes Problem in diesem Trakt – bestehend aus Dickdarm (Dickdarm), Rektum, Dünndarm, Magen, Speiseröhre, Rachen und Mund – sofort behandelt werden.

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Einer der Geißeln Dieses Verdauungssystem ist Darmkrebs, eine der häufigsten Todesursachen bei Männern und Frauen mittleren Alters. Die Überlebensraten hängen davon ab, dass man es frühzeitig erkennen kann.

Leider wird bei den meisten Untersuchungen des Magen-Darm-Bereichs ein dünner Schlauch mit einer an der Spitze befestigten Kamera entweder durch den Rachen in den Dünndarm oder durch das Rektum in den Dickdarm geschickt, was keine angenehme Erfahrung ist.

Eine innovative und immer attraktivere – wenn auch weniger verbreitete – Methode besteht jedoch darin, eine Kamera, die in einer kleinen, vitaminpillenförmigen Kapsel untergebracht ist, zusammen mit Silberoxidbatterien auf ihre Jungfernfahrt in Ihren Darm zu schicken. 

Teils Spionagekamera des Geheimdienstes, teils Jedi-Raumjäger Pille – Wird hauptsächlich zur Untersuchung des Dünndarms in einem sogenannten Verfahren verwendet Kapselendoskopie – bahnt sich seinen Weg durch den Verdauungstrakt, macht dabei sechs Bilder pro Sekunde und sendet sie drahtlos an einen elektronischen Gürtel, den der Patient trägt. 

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Obwohl dieser Prozess bisher großartig klingt, gibt es ein Problem. Einnehmbare Geräte, so erstaunlich sie auch sind, erfordern während der Verabreichung eine ärztliche Aufsicht und bleiben manchmal in den bergigen Spalten Ihres Innereiens stecken. 

Aus dem Nichts sind Sie von einem routinemäßigen, erschwinglichen Krebstest zu einer Operation und einer riesigen medizinischen Untersuchung übergegangen Rechnung.

Lebensmittel für Ihre Gesundheit

Aber was wäre, wenn die Pillenkamera aus Substanzen bestünde, die ungefährlich wären und sich nach ihrer Dienstzeit stillschweigend in Nichts auflösten?

Italienische Forscher aus Italienisches Institut für Technologie (IIT-Italian Institute of Technology) haben eine Batterie entwickelt, die Geräte wie die Pillenkamera mit Strom versorgen kann und dabei Zutaten verwendet, die in der Speisekammer eines jeden Feinschmeckers zu finden sind.

Für die Anode dieser Batterie verwendeten die italienischen Forscher Riboflavin, eine entscheidende Substanz, die für das Zellwachstum und die Zellfunktion notwendig ist und in einer Vielzahl von Lebensmitteln vorkommt, darunter mageres Fleisch, Mandeln und Spinat.

Als Kathode wurde Quercetin ausgewählt, ein wichtiges Antioxidans, das in Obst und Gemüse wie Zwiebeln, Weintrauben, Beeren und Brokkoli vorkommt.

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Aktivkohle, die zur Behandlung von Vergiftungen eingesetzt wird, diente zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, während eine Lösung auf Wasserbasis als Elektrolyt fungierte.

Für den Separator, der üblicherweise in Batterien verwendet wird, um Kurzschlüsse zu verhindern, verwendeten die Forscher Nori oder Seetang.

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Für die Elektroden wurde essbare Goldfolie verwendet, wie man sie zum Backen von Kuchen und Gebäck verwendet.

Anschließend wurde die gesamte Einheit mit Bienenwachs umhüllt.

Dieses sorgfältig ausgearbeitete Werk des Einfallsreichtums kann mit 0.65 Volt betrieben werden, was niedrig genug ist, um Menschen beim Verschlucken nicht zu beeinträchtigen, aber mit genug Saft, um eine winzige LED für kurze Zeit mit Strom zu versorgen.

Power voraus

Die Forscher, die dieses vielversprechende Experiment mit essbaren Batterien leiten, machen ein paar Vorbehalte: Das aus Bienenwachs hergestellte Batteriegehäuse ist ein hervorragender Proof-of-Concept, für reale Anwendungen muss es jedoch etwas verkleinert werden.

Entscheidend ist, dass diese essbare Batterie nur eine von vielen neuen Lösungen ist, die eine essbare Revolution im Gesundheitswesen einläuten: ein essbarer pH-Sensor, ein Radiofrequenzfilter, eine essbare Pille für die Kommunikation im Körper – das sind alles neue Fortschritte, die die Grenzen komplexer, essbarer elektronischer Systeme erweitern.

Viele dieser Fortschritte werden dringend in den Bereichen Pharmakologie und Gesundheitsdiagnostik benötigt, wo batteriebetriebene Geräte und Sensoren unsere Innereien überwachen und Informationen über die Lebensmittelqualität liefern könnten. 

Herkömmliche Batterien von heute, die aus giftigen Substanzen bestehen, werden diese Rolle nicht spielen können. Auch in Kinderspielzeug können verschluckbare, ungiftige Batterien eine wichtige Rolle spielen.

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Am wichtigsten ist jedoch, dass diese essbaren Batterien einen Weg in eine nachhaltigere Zukunft bieten, in der fast alles, was Energie benötigt, über eine Batterie aus einem sauberen Netz versorgt wird. 

Heutzutage ist Lithium der Stoff, der saubere Technologien antreibt, und sein Abbau, um den Bedarf zu decken, trägt zu erheblicher Nachhaltigkeit bei Herausforderungen. Nur ein Viertel der 88 Millionen Tonnen Lithium, die tief im Erdkern eingebettet sind, lässt sich wirtschaftlich abbauen. Auch dann ist die Belastung des Grundwassers durch Schwermetalle eine anhaltende Bedrohung. Dabei sind der enorme Lebensraumverlust für Wildtiere und die allgemeine Umweltzerstörung noch nicht berücksichtigt.

Daher könnte dieser kleine, essbare Schritt hin zu nachhaltigen Batterien eine größere Bewegung anregen.

„Obwohl unsere essbaren Batterien keine Elektroautos antreiben, sind sie ein Beweis dafür, dass Batterien aus sichereren Materialien hergestellt werden können als aktuelle Li-Ionen-Batterien. Wir glauben, dass sie andere Wissenschaftler dazu inspirieren werden, sicherere Batterien für eine wirklich nachhaltige Zukunft zu bauen.“ sagte Ivan Ilic, einer der Co-Autoren der Studie.

Die Arbeit der Forscher – Eine essbare wiederaufladbare Batterie - wurde kürzlich veröffentlicht im Advanced Materials Journal, in dem sie ihre Proof-of-Concept-Batteriezelle beschrieben.