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 Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Care-O-bot® 4 macht sich selbstständig
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik