Električne jegulje, ki drsijo po blatnih dnih ribnikov in potokov v porečjih Amazonije in Orinoka v Južni Ameriki, lahko povzročijo šok, ki je dovolj močan, da konja odbije z nog. Njihova moč prihaja iz celic, imenovanih elektrociti, ki se odvajajo, ko jegulja lovi ali se počuti ogroženo.
Zdaj raziskovalci črpajo navdih iz teh jegulj (ne tehnično jegulje, ampak vrsta rib), da razvijejo nove vire energije, ki bi lahko nekega dne napajali električne naprave v človeškem telesu, kot so spodbujevalniki, senzorji in protetični organov.
Električne jegulje lahko sinhronizirajo polnjenje in praznjenje tisoč celic v telesu hkrati, pravi Max Shtein, znanstvenik za materiale z univerze v Michiganu, ki je delal na raziskavi.
"Če razmišljate o tem zelo hitro - [v samo nekaj sekundah - na tisoče celic hkrati, je to precej pametna shema ožičenja, " pravi.
Elektrociti električne jegulje so veliki in ravni, na stotine so zloženi vodoravno. Zaradi načina zloževanja se drobne napetosti celic močno povečajo. To je mogoče, ker okoliško tkivo izolira elektrocite, tako da napetost teče naprej do vode pred ribami - omamljanje ali ubijanje plena ali groženj - nato teče nazaj, da ustvari popoln krog.
Skupina pod vodstvom Shteinovega sodelavca Michaela Meyerja na Univerzi v Friburgu je poskušala kopirati fiziologijo jegulje, tako da je ustvarila približno 2500 enot iz natrija in klorida, raztopljenih v hidrogelih na vodni osnovi. Na dolge liste plastike so natisnili vrstice drobnih raznobarvnih gumbov hidrogelov, ki so slane hidrogele zamenjali s tistimi, narejenimi samo z vodo. Nato so natisnili drugi list hidrogelov, ki so izbirni za naboje, pri čemer je vsak od njih pustil pozitivno nabite natrijeve ali negativno nabeljene kloridne gele. Ko so rjuhe zložile s pomočjo posebne tehnike origami, so se izmenični geli dotikali in ustvarjali elektriko. Sistem je ustvaril 110 voltov - spodoben sunk, vendar precej manj kot moč jegulje, ki ima tanjše celice z nižjo odpornostjo.
Napolnilni hidrogeli na listih fizioloških (rdečih) in sladkovodnih (modrih) hidrogelov (Univerza v Michiganu) Ekipa, v kateri so bili tudi raziskovalci z univerze v Fribourgu in kalifornijske univerze San Diego, je prejšnji mesec v reviji Nature pisala o svojem prototipu.
Hidrogelni sistem je mehak in prožen, kar bi lahko postalo potencialno dober vir energije za robote z mehkim telesom, katerih gibanje bi ovirale trde baterije. Prav tako ne vsebuje potencialno strupenih sestavin tradicionalnih baterij, kot je svinec. In ker je sistem izdelan iz umetnih komponent in ne iz biološkega tkiva, ima majhen potencial za imunsko zavrnitev.
Raziskovalci upajo, da bodo lahko povečali moč sistema, tako da so hidrogelne membrane tanjše. Upajo tudi, da bodo posnemali sposobnost jegulje, da uporablja lastne telesne tekočine za vzdrževanje razlik v koncentraciji elektrolitov med elektricti. To bi lahko omogočilo trajno napajanje vsadljene naprave brez zunanjega vhoda.
"Lepota električnih baterij za jegulje je v tem, da so načela, po katerih delujejo, preprosta in napolnjeni delci, ki se premikajo, da ustvarijo tok, zlahka na voljo - v bistvu samo ioni v raztopini, kot je namizna sol -, ki se naravno pojavijo v naših telesih." pravi Harold Zakon, profesor nevroznanosti na Teksaški univerzi v Austinu, ki študira električne jegulje. "Ker se celice električnih organov polnijo s premikanjem ionov po celičnih membranah, jih nikoli ne bi bilo treba vtikati v steno ali zunanji vir energije, ampak bi se zanašali na lastno energijo telesa, da bi jih napolnili."
