Les chercheurs en biobatterie de l’Université de Binghamton, de l’Université d’État de New York, ont une solution pour l’intestin grêle difficile à atteindre, qui s’enroule autour de l’intestin humain sur une moyenne de 22 pieds.

« Certaines régions de l’intestin grêle ne sont pas accessibles, et c’est pourquoi des caméras ingérables ont été développées pour résoudre ce problème », a déclaré le professeur Seokheun « Sean » Choi, chercheur principal et membre du corps professoral du Département de génie électrique et informatique. . « Ils peuvent faire beaucoup de choses, comme l’imagerie et la détection physique, même l’administration de médicaments. Le problème est le pouvoir. Jusqu’à présent, l’électronique utilise des batteries primaires qui ont un budget énergétique limité et ne peuvent pas fonctionner à long terme.

La solution de l’équipe Watson s’appuie sur les découvertes que Choi a faites au cours de la dernière décennie sur l’utilisation de bactéries pour créer de faibles niveaux d’électricité pouvant alimenter des capteurs et des connexions Wi-Fi dans le cadre de l’Internet des objets.

D’autres options à l’intérieur de l’intestin grêle sont moins viables : les batteries traditionnelles sont potentiellement nocives, le transfert d’énergie sans fil depuis l’extérieur du corps est inefficace, les différences de température ne suffisent pas à exploiter l’énergie thermique et les mouvements intestinaux sont trop lents pour l’énergie mécanique. Au lieu de cela, les biobatteries de Choi utilisent des piles à combustible microbiennes avec des bactéries Bacillus subtilis formant des spores qui restent inertes jusqu’à ce qu’elles atteignent l’intestin grêle.

« Comment faites-vous fonctionner votre micro-pile à combustible de manière sélective dans l’intestin grêle? Nous utilisons une membrane sensible au pH qui nécessite certaines conditions pour s’activer », a déclaré Choi. « Lorsque vous regardez notre tractus gastro-intestinal, l’œsophage a un pH neutre, le même que l’intestin grêle, mais le temps de transit n’est que de 10 secondes. Il ne s’activera pas dans cette zone et ne fonctionnera jamais dans l’estomac car le l’estomac a un pH très bas. Cela ne fonctionne que dans l’intestin grêle.

Choi sait que certaines personnes peuvent hésiter à ingérer des bactéries, mais notre corps est rempli de microbes non toxiques qui aident à la digestion et à d’autres fonctions.

« Nous utilisons ces spores comme biocatalyseur dormant et stockable », a-t-il déclaré. « Les spores peuvent germer lorsque les nutriments sont disponibles, et elles peuvent reprendre la vie végétative et générer de l’énergie. »

Bien que cette recherche vienne d’être publiée, Choi et ses étudiants envisagent déjà d’améliorer les biobatteries de la taille d’une capsule. Une fois que la pile à combustible atteint l’intestin grêle, il lui faut jusqu’à une heure pour germer complètement – plus vite serait mieux. La cellule génère environ 100 microwatts par centimètre carré de densité de puissance – assez pour la transmission sans fil, mais 10 fois plus offrirait beaucoup plus d’options d’utilisation. Les batteries nécessiteraient également des tests sur les animaux et les humains ainsi que des études de biocompatibilité.

Choi peut prévoir plusieurs utilisations que les piles à combustible microbiennes de faible niveau pourraient alimenter, notamment des capteurs biologiques et chimiques, des systèmes d’administration de médicaments et des dispositifs de stimulation électrique.

« Je crois que notre micro-pile à combustible a un énorme potentiel, mais nous avons encore un long chemin à parcourir », a-t-il déclaré.

L’équipe de recherche comprenait les doctorantes Maryam Rezaie et Zahra Rafiee.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université de Binghamton. Original écrit par Chris Kocher. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.