En áreas remotas del mundo o en regiones con recursos limitados, Los artículos cotidianos como los enchufes eléctricos y las baterías son lujos. Los trabajadores de la salud en estas áreas a menudo carecen de electricidad para alimentar los dispositivos de diagnóstico, y las baterías comerciales pueden no estar disponibles o ser demasiado caras. Se necesitan nuevas fuentes de energía que sean de bajo costo y portátiles. Hoy dia, Los investigadores informan de un nuevo tipo de batería, hecha de papel y alimentada por bacterias, que podría superar estos desafíos.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la 256ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).

"El papel tiene ventajas únicas como material para biosensores, "dice Seokheun (Sean) Choi, Doctor., quién presenta el trabajo en la reunión. "Es económico, desechable, flexible y tiene una gran superficie. Sin embargo, los sensores sofisticados requieren una fuente de alimentación. Las baterías comerciales son demasiado costosas y derrochadoras, y no se pueden integrar en sustratos de papel. La mejor solución es una batería biológica de papel ".

Los investigadores han desarrollado previamente biosensores de papel desechables para el diagnóstico económico y conveniente de enfermedades y condiciones de salud. así como para la detección de contaminantes en el medio ambiente. Muchos de estos dispositivos dependen de los cambios de color para informar un resultado, pero a menudo no son muy sensibles. Para aumentar la sensibilidad, los biosensores necesitan una fuente de alimentación. Choi quería desarrollar una batería de papel económica alimentada por bacterias que pudiera incorporarse fácilmente a estos dispositivos de un solo uso.

Entonces Choi y sus colegas de la Universidad Estatal de Nueva York, Binghamton fabricó una batería de papel imprimiendo capas delgadas de metales y otros materiales en una superficie de papel. Luego, colocaron "exoelectrógenos" liofilizados sobre el papel. Los exoelectrógenos son un tipo especial de bacterias que pueden transferir electrones fuera de sus células. Los electrones que se generan cuando las bacterias producen energía por sí mismas, pasar a través de la membrana celular. Luego pueden hacer contacto con electrodos externos y alimentar la batería. Para activar la batería, los investigadores agregaron agua o saliva. En un par de minutos, el líquido revivió las bacterias, que produjo suficientes electrones para alimentar un diodo emisor de luz y una calculadora.

Los investigadores también investigaron cómo el oxígeno afecta el rendimiento de su dispositivo. Oxígeno, que pasa fácilmente a través del papel, podría absorber los electrones producidos por las bacterias antes de que lleguen al electrodo. El equipo descubrió que, aunque el oxígeno disminuía ligeramente la generación de energía, el efecto fue mínimo. Esto se debe a que las células bacterianas estaban firmemente unidas a las fibras del papel, que rápidamente llevó los electrones al ánodo antes de que pudiera intervenir el oxígeno.

La batería de papel que se puede usar una vez y luego desechar, actualmente tiene una vida útil de aproximadamente cuatro meses. Choi está trabajando en condiciones para mejorar la supervivencia y el rendimiento de las bacterias liofilizadas, permitiendo una vida útil más larga. "El rendimiento energético también debe mejorarse en aproximadamente 1, 000 veces para la mayoría de las aplicaciones prácticas, ", Dice Choi. Esto se puede lograr apilando y conectando varias baterías de papel, él nota. Choi ha solicitado una patente para la batería y está buscando socios industriales para su comercialización.