Профессор химии Университета Кларксона Евгений Кац и его коллеги из США и Израиля недавно продемонстрировали удивительный эксперимент, превратив в живые электростанции дюжину обычных улиток, сообщает Journal American Chemical Society.
Улитки, которые обитают в террариумах лаборатории Евгения Каца, с виду кажутся вполне обычными. Однако специальные биотопливные элементы, вживленные в моллюсков, производят электроэнергию на основе глюкозы и кислорода, которые есть в их гемолимфе (аналоге крови). «Электрифицированный» моллюск может прожить до полугода, то есть примерно столько же, сколько обычно живет улитка в природе.
«Моллюски легко переносят операцию, они едят, пьют, ползают. Мы заботимся о том, чтобы они оставались живыми и счастливыми», — говорит Кац.
Зачем же понадобилось ученым «живое» электричество? Оказывается, эксперименты ведутся в рамках программы создания насекомых-киборгов, которым вживляют антенны и датчики, а затем за счет воздействия на их нервную систему управляют полетом. Обычно для питания электронных устройств в этих «микрошпионах» используются батарейки. Однако они, во-первых, утяжеляют конструкцию, а во-вторых, довольно быстро садятся.
Поэтому Пентагон активно финансирует проекты, которые позволили бы питать электронику киборгов за счет энергии их же собственного тела.
С этой целью исследователи сначала имплантировали крохотные биотопливные ячейки в улиток. С ними проще работать, чем с насекомыми — контакты от анода и катода биоячеек были выведены наружу через крохотные отверстия в раковине.
В течение первых 45 минут исследователи получали от каждой улитки мощность до 7,45 мкВт, но далее она быстро снижалась до 1,5 мкВт.
Схема эксперимента по получению «живого» электричества. На аноде (1) сахар превращается в глюконовую кислоту, а на катоде (2) выделяется вода.
Причина — истощение запасов сахара близ поверхности электрода. Однако, поскольку улитки продолжали двигаться и питаться, они успешно восполняли уровень глюкозы в гемолимфе, так что на невысокой мощности (в среднем около 0,16 мкВт) такая ячейка могла работать продолжительное время.
В качестве живого генератора эти крохотные создания (а также черви или насекомые) могут пригодиться как беспроводные сенсоры и передатчики, сообщающие ученым, например, о параметрах среды, наличии на огороде достаточного количества влаги.
Другие исследователи, как уже говорилось, пробуют превратить животных в автономных киборгов-разведчиков. Так, ученые из разных институтов уже имплантировали подобные системы тараканам и жукам. Но те генерировали энергию лишь дни или недели, в то время как улитки в лаборатории Каца исправно выдавали ток в течение нескольких месяцев.
В будущем исследователи планируют превратить в живые батареи также омаров, рассчитывая, что более интенсивный обмен веществ у этих созданий позволит снимать с них большую электрическую мощность. А еще сходные опыты могут привести к созданию микроскопических медицинских имплантатов, работающих за счет сахара в крови человека и подающих сигнал, как только уровень сахара начинает снижаться. Это очень бы пригодилось диабетикам.
Г. МАЛЬЦЕВ