中国科学家开发出生理盐水 “驱动”的可植入柔性电池

不久的将来,人们就再也不用担心植入体内的电子器件出现电池电解液渗漏问题了。中国研究人员新近研制出一种柔性电池,电解液竟然是医院里常用的生理盐水。

这项工作由中国复旦大学王永刚教授等人领导完成,论文发表在新一期《Chem》杂志上,这是美国细胞出版社最新推出的化学期刊。

“未来可穿戴、可植入的电子设备因为接近人体体表甚至被植入体内,这就对其使用的电源的安全性提出了更高的要求。”王永刚对新华社记者解释说,“反复弯曲或形变,会造成电池电解液渗漏的可能。”

王永刚等研究人员通过寻找合适的电极,开发出柔性钠离子电池,选择的电解液除了生理盐水,还有含氨基酸、糖、维生素和钠离子的细胞培养介质,它们都能提高可植入电子器件的安全性和生物相容性。此外,他们还研制了以安全无毒的硫酸钠作为电解液的柔性钠离子电池。这些电池共设计了两种结构,一种是二维平面表带状的电池,另一种是一维纤维状电池。

王永刚说,柔性钠离子电池优点是可以消除电解液在反复弯曲下,电解液渗漏造成的安全性问题,但缺点是目前这种电池的电极材料性能不够理想,因此未来需要继续寻找或开发性能更好地电极材料。

值得一提的是,柔性钠离子电池的纤维状电极还具有消除氧气的功能,并改变PH值,因此未来有望将其作为一种可植入器件,用来治疗细菌感染乃至癌症等疾病。(林小春)

新技术有助大规模生产

彩色发光二极管

一个国际科研小组在美国《科学进展》杂志上报告说,他们发明了一种简便而经济的新方法,能按需要制造不同尺寸的半导体纳米晶体,有助实现下一代彩色发光二极管的工业化大规模生产。

德国慕尼黑大学等机构的研究人员发现,对于发光二极管中用到的半导体,在纳米尺度上,改变半导体晶体的尺寸,可让它们发出不同颜色的光,发光范围涵盖从蓝光到红光的可见光,颜色纯度高。

研究人员开发出了一种利用成本低廉的钙钛矿材料按尺寸需求生产半导体晶体的方法。其核心是一块只有几纳米厚的薄膜模具,它由含硅和氧化铝的纳米多孔材料组成,上面有大量微孔可以充当化学反应器皿,原料溶液在微孔中发生反应,生成钙钛矿纳米晶体。

实验表明,薄膜模具上微孔的大小直接影响着纳米晶体的大小,从而决定发光颜色。用这种方法制取的纳米晶体非常稳定,能使发光二极管实现较高的颜色保真度。

研究人员表示,他们将进一步提高该方法的生产效率,并扩展应用范围,比如生产柔性彩色显示屏。(王艳红)

基因变异使金鱼获“酿酒”能力

英国和挪威研究人员发现,800万年前的一次基因变异让金鱼的祖先获得额外的基因,进化出了“酿酒”功能,这让它们能在无氧环境中生存很长时间。

绝大多数脊椎动物极度依赖氧气,无氧状态下几分钟就会死亡,金鱼及其近亲鲫鱼是罕见的例外,能在寒冷地区冰封的池塘里存活数月。此前研究发现,金鱼的骨骼肌有一种特殊的无氧代谢能力,代谢最终产物是乙醇而非乳酸,避免了乳酸在体内积累导致中毒。

英国利物浦大学和挪威奥斯陆大学的研究人员最新发现,金鱼和鲫鱼生产乙醇的能力源自一个“酿酒”基因。基因在环境中没有氧气时启动,功能与酿酒酵母分解葡萄糖产生乙醇的功能类似。

分析显示,该基因由能量代谢基因PDHc的一个基因副本进化而来。约800万年前,金鱼和鲫鱼的共同祖先体内发生了一次全基因组复制事件,所有的基因都多了一个副本。于是,两个PDHc基因中的一个继续负责原来的任务,另一个进化出了无氧代谢生产乙醇的功能。

相关论文发表在英国《科学报告》杂志上。研究人员说,在脊椎动物体内发现这样的基因还是首次。新发现再次表明,全基因组复制对于进化创新很重要,能使生物有机会适应原先无法生存的环境。(王艳红)

韩科学家发明多用途纳米抗菌喷雾

韩国科学家以天然植物多酚为原料,研制出方便易用的纳米抗菌喷雾。这种喷雾可迅速在物体表面形成保护层,大幅延长蔬果保鲜时间,还能用于鞋垫抗菌、玻璃防雾等。

纳米抗菌技术是农业和食品领域的热点,但要使抗菌涂层既无毒又稳定耐用,存在很多技术困难。当前主要思路是用纳米溶液浸泡产生涂层,操作比较麻烦,不适用于大批量产品。

韩国科学技术院等机构在英国《科学报告》杂志上发表论文说,他们研发的新产品可应用于多种材料表面,几秒钟就能形成厚度仅几纳米的抗菌涂层,对人体无毒害作用。

这项新技术利用单宁酸与三价铁离子的复合物产生喷雾。此前虽有研究发现这种复合物能产生有效的抗菌涂层,但用的是溶液浸泡法,效率较低。喷雾技术大大提高了操作效率,还可通过浓度和喷雾时间等参数便捷地控制涂层特性。

实验表明,这项技术适用于蔬果、金属、塑料、玻璃、纺织品等多种材料和物质。经喷雾处理的整箱橘子在28天后仍没有霉变现象,未经处理的橘子在相同保存条件下超过四分之一腐烂霉变。保存58小时后,经喷雾处理的草莓超过一半仍符合食用标准,未经处理的草莓仍可食用的不足1/10。(王艳红)

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