无毒可食用电池在未来将被可以诊断并治疗疾病的摄入装置所使用。 一个团队针对用黑色素颜料而制成的电池汇报了新的进展。这些黑色素颜料通常发现于皮肤、头发以及眼睛中。
研究人员们已在美国化学学会第二十二届全国会议和展览会上介绍了他们的研究成果。ACS是全球最大的科学协会，它在广泛的科学课题上向世人展示了9,000余次演讲。
研究人员认为，可食用电池可以用于许多设备，例如用于定时给药的设备（引自：Stephanie Strasburg）
Christopher Bettinger博士说：“几十年来人们一直在设想，未来有一天我们将能有望使用可食用设备来诊断或治疗疾病。但如果真的让你每天都服用这种设备，你必然会顾虑它是否对身体有害。这时，我们考虑研究生物衍生材料来替代在RadioShack（一家美国的无线和电子商店连锁店。）中常见的一些材料及设备。”
大约20年前，科学家们开发了一种带有电池的可食用摄像头作为内窥镜的辅助工具。相比传统内窥镜，它可以更全面地为消化系统成像。但是，这种可食用摄像头必须通过人体排泄出来。虽然对于单次使用，带有常规电池的相机被卡在胃肠道中的风险很小。但如果医生在单个病人身上频繁地使用该设备，那么发生错误的机会就会相应增加。
摄像机和一些植入式装置，如起搏器，它们需要用含有毒成分的电池为其提供电力，这些组件常常会与身体隔离。但是对于低功耗且重复使用的装置，例如吞咽的药物传递装置，无毒可降解的电池将是理想的选择。
研究人员声称，与锂离子电池设计相比，电池的容量非常低，但它仍然可以为小型传感器或药物传递装置提供足够的电力（引自：Stephanie Strasburg）
“根据定义，可摄入、可降解的装置在身体里大概不会超过20小时，”Bettinger说，“即使你自身帮助降解的机能很差，你的身体也足够在20小时内完成对其的降解。”
虽然人们不必担心可摄入装置对寿命的影响，但其潜在的毒性仍是一个不可避免的问题。为了最大限度地减少未来可摄入装置的潜在危害，Bettinger在卡内基梅隆大学（CMU）的团队决定转向研究黑色素和其它天然存在的化合物。 在我们的皮肤、头发和眼睛中，黑色素通过吸收紫外线来消除自由基，从而保护我们免受损害。 同时，它们也能结合并剥离金属离子。 “我们认为黑色素的功能和特性与电池有异曲同工之妙，”Bettinger说。
基于这个想法，在电池设计试验中，研究人员使用黑色素颜料作为电池的正极或负极端;同时，他们还试验了其它各种电极材料，如氧化锰、磷酸钛钠、以及用于身体正常功能的阳离子——铜和铁等。
CMU的博士后研究员Hang-Ah Park博士说：“我们发现上述材料作为电极基本上都是可行的。” 他还表达“确切的黑色素用量取决于具体的需求配置。但以使用600毫克活性黑色素材料作为阴极为例，我们可以用其来为5毫瓦的器件供电长达18小时。”
尽管黑色素电池的容量相对于锂离子电池来说是较低的，但是对于可摄入的药物递送或感测装置来说，这样的电池容量是足够的。Bettinger设想人们以后可以使用他的团队设计的电池来检测肠道微生物群的变化并给予适时释放药物，或者在装置降解前几小时内在体内递送疫苗。
除黑色素电池的研究外，该团队还同时在研究其他生物材料来制作可食用电池，如天然化合物果胶，常被作为胶凝剂使用于果酱和果冻中。接下来，他们还计划开发包装材料从而将电池安全地送到胃中。
整个装置在结构上由PLGA（一种共聚物）支撑，并封装在明胶中（引自：Stephanie Strasburg）
翻译：许凯南
来源：American Chemical Society (ACS)
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