Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Bio-Batterie" lädt sich durch Hautpigmente

12.12.2013
Forscher entdecken Melanin als sicheren, effizienten Energiespeicher

Materialforscher der Carnegie Mellon University in Pittsburgh sind einer besonders kreativen Idee auf der Spur, wie sich elektronische Geräte im Inneren des menschlichen Körpers mit Energie versorgen lassen.

Um etwa Implantaten oder Sensoren, die im Körper verschiedene Aufgaben wahrnehmen, ausreichend Strom bieten zu können, greifen sie einfach auf einen Stoff zurück, der dort ohnehin bereits natürlich vorkommt: den Hautpigmentstoff Melanin. Dieser wird von den Wissenschaftlern kurzerhand in eine Art "Bio-Batterie" umfunktioniert, die durch ihre speziellen chemischen Eigenschaften in der Lage sein soll, elektrische Ladungen besonders effizient zu speichern.

"Wenn es uns gelingen könnte, verschiedene Geräte ohne Probleme sicher in den menschlichen Körper zu integrieren, wäre es uns möglich, eine ganze Reihe von Kernfragen zu klären, die uns heute noch in Bezug auf Implantate beschäftigen", zitiert der NewScientist Projektleiter Christopher Bettinger vom Department of Materials Science and Engineering der Carnegie Mellon University. In diesem Zusammenhang verweist er beispielsweise auf die Problematik von Infektionen und Entzündungen. "Unsere Forschung verfolgt die ziemlich clevere Idee, Batterien aus biologisch abbaubaren Materialien zu produzieren, die bereits auf natürliche Weise im Körper vorhanden sind", erklärt Bettinger die Zielsetzung.

Fünf Stunden Laufzeit

Um die neuartige Bio-Batterie herstellen zu können, haben der Materialforscher und sein Team aus einer Mixtur mit hohem Melaninanteil - jener Hautstoff, der beim Menschen und bei vielen Tieren für die Pigmentierung zuständig ist - positiv geladene Anoden gebastelt. Diese wurden daraufhin auf einer Stahldrahtkonstruktion angebracht und mit Natrium-Ionen angereichert.

"Die einzigartige chemische Struktur von Melanin erlaubt es, prinzipiell recht viele Ionen unterzubringen. Je mehr Ionen hineinpassen, desto größer wird die Ladekapazität der Batterie", erläutert Bettinger. Im aktuellen Versuchsstadium schafft diese Variante bis zu fünf Stunden Laufzeit, hat aber eine geringere Ausgangsleistung als herkömmliche Batterien.

Bevor die US-Wissenschaftler Melanin als vielversprechenden Werkstoff entdeckt haben, wurde auch mit einigen anderen Materialien experimentiert. Diese hatten aber alle das Problem, dass zusätzliche chemische Modifizierungen notwendig waren, um eine elektrische Ladung aufrechterhalten zu können. "Im Gegensatz dazu kann Melanin in seiner natürlichen Form eingesetzt werden und es ist sogar gut möglich, dass es ganz einfach aus der menschlichen Haut gewonnen werden kann", betont Bettinger.

Vorreiter USA

Dass die Forschung im Bereich von auf Silizium basierenden Elektroimplantaten und -sensoren bereits seit geraumer Zeit mit Hochdruck vorangetrieben wird, ist längst kein Geheimnis mehr. Vorreiter sind wieder einmal die USA. Dort forschen Wissenschafter und verschiedene Start-ups an einer völlig neuen Form der Computertechnologie, die sich zur Gänze in winzige Pillenkapseln zwängen lässt.

Diese können einfach geschluckt werden, um dann im Körper verschiedene Aufgaben zu erfüllen. Einige Modelle überwachen beispielsweise die Körpertemperatur oder sammeln Gesundheitsdaten, andere wiederum verschicken E-Mails oder öffnen Garagentore (pressetext berichtete: http://pte.com/news/20130626019 ).

Markus Steiner | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.cmu.edu/index.shtml

Weitere Berichte zu: Batterie Hautpigmente Implantat Ionen Materialforscher Melanin elektrische Ladung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Beschichtung lässt Muscheln abrutschen

18.08.2017 | Materialwissenschaften

Fettleber produziert Eiweiße, die andere Organe schädigen können

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

18.08.2017 | Geowissenschaften