naukawpolsce.pl | dodane 12-03-2010
Model nanorurki jednowarstwowej. Źródło: Wikipedia
Polscy naukowcy są na dobrej drodze do skonstruowania bioogniwa, które będzie mogło zasilać np. czujnik poziomu glukozy we krwi, połączony z dozownikiem insuliny, miernik poziomu tlenu czy temperatury danego narządu albo rozrusznik serca. Prace prowadzi Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego wspólnie z Wydziałem Chemicznym Politechniki Gdańskiej i UMCS w Lublinie.
Doktorat pt. "Nanorurki węglowe modyfikowane ugrupowaniami elektrochemicznie aktywnymi. Synteza, charakterystyka i zastosowanie" jest jednym z dwóch, nagrodzonych w bieżącym roku przez Energę SA. Nagrodę przekazano podczas uroczystej promocji akademickiej na PG. Praca powstała w Katedrze Technologii Chemicznej Wydziału Chemicznego, pod kierunkiem prof. dr inż. Jana Biernata. Jej autorką jest dr inż. Kamila Sadowska.
"Składniki bioogniwa nie są rozpuszczalne w płynach ustrojowych, a więc taka konstrukcja zapewnia bezpieczne wszczepianie - poinformował PAP prof. dr inż. Jan Biernat. - Opracowanie przedstawione w pracy doktorskiej Kamili Sadowskiej nie jest jeszcze wszczepialnym ogniwem, lecz stanowi podstawę do takiej konstrukcji. Uzyskiwana energia z modelowego bioogniwa jest wielokrotnie wyższa od mocy uzyskiwanej w dotychczasowych rozwiązaniach".
Profesor Biernat tłumaczy, że "sprawność przekształcania energii surowców energetycznych (np. węgiel, ropa, gaz ziemny) w energię elektryczną poprzez ich spalanie, generowanie pary poruszającej turbiny (lub innymi metodami) jest niewystarczająca". "O wiele wydajniejsze jest zastosowanie ogniw i bioogniw paliwowych. W tym przypadku przekształcenie może być niemal równe teoretycznemu" - dodaje.
Prąd, który powstaje w takim ogniwie zależy od powierzchni elektrod. Niestety bioogniwo, które ma zasilać wszczepiany do organizmu implant musi być jak najmniejsze. Co zrobić, by zwiększyć powierzchnię elektrod? Rozwinąć je przez pokrycie mono- lub poliwarstwami przewodzących nanocząstek, np. nanorurkami węglowymi. Potem można już tylko zwiększać sprawność bioogniwa metodami chemicznymi, tak jak to zrobiono w zespole prof. Renaty Bilewicz (UW) i prof. Biernata.
"Bioelektrody o bardzo dobrych parametrach, z powierzchnią pracy rozwiniętą przez nałożenie nanorurek węglowych, modyfikowanych mediatorami zostały wspólnie opracowane w Uniwersytecie Warszawskim, Politechnice Gdańskiej oraz w Uniwersytecie M. Curie-Skłodowskiej w Lublinie" - informuje prof. Biernat.
Naukowcy zainteresowali się nanorurkami węglowymi ze względu na ich unikalne właściwości chemiczne, a zwłaszcza bardzo dobre przewodnictwo elektryczne. Przez chemiczne przyłączenie mediatora do nanorurek uzyskuje się materiał efektywnie przenoszący ładunki elektryczne pomiędzy enzymem i elektrodami, co gwarantuje wysoką sprawność bioogniwa.
"W Polsce podobne problemy rozwiązują również inne pracownie - informuje prof. Biernat. - Z zespołu trzech wyżej wymienionych pracowni najdłużej zaangażowany jest zespół prof. Renaty Bilewicz z UW. Nasz zespół włączył się do tej tematyki przed trzema laty. W pracy korzystamy z doświadczeń i dorobku prof. Jerzego Rogalskiego z UMCS (Lublin) w zakresie udostępniania bardzo aktywnego enzymu do konstrukcji bioogniwa. Wreszcie w pracach bierze udział prof. Kenneth P. Roberts z University of Tulsa (USA)".
Trójwymiarowe modele struktury jednowarstwowych nanorurek węglowych. Źródło: Wikipedia
Jak podkreśla profesor Biernat, prace były i są finansowane z uzyskanych grantów z KBN i MNiSW. "Temat jest na topie. Uniwersytety w wielu krajach zajmują się problemem bioogniw paliwowych wykorzystujących jako źródło energii procesy utleniania/redukcji substancji naturalnie występujących w żywym organizmie. Obecnie nasze rozwiązanie jest najlepsze pod względem uzyskiwanej mocy bioogniwa (ze stacjonarnymi elektrodami)" - zaznacza naukowiec.
Doktorat pt. "Nanorurki węglowe modyfikowane ugrupowaniami elektrochemicznie aktywnymi. Synteza, charakterystyka i zastosowanie" jest jednym z dwóch, nagrodzonych w bieżącym roku przez Energę SA. Nagrodę przekazano podczas uroczystej promocji akademickiej na PG. Praca powstała w Katedrze Technologii Chemicznej Wydziału Chemicznego, pod kierunkiem prof. dr inż. Jana Biernata. Jej autorką jest dr inż. Kamila Sadowska.
"Składniki bioogniwa nie są rozpuszczalne w płynach ustrojowych, a więc taka konstrukcja zapewnia bezpieczne wszczepianie - poinformował PAP prof. dr inż. Jan Biernat. - Opracowanie przedstawione w pracy doktorskiej Kamili Sadowskiej nie jest jeszcze wszczepialnym ogniwem, lecz stanowi podstawę do takiej konstrukcji. Uzyskiwana energia z modelowego bioogniwa jest wielokrotnie wyższa od mocy uzyskiwanej w dotychczasowych rozwiązaniach".
Profesor Biernat tłumaczy, że "sprawność przekształcania energii surowców energetycznych (np. węgiel, ropa, gaz ziemny) w energię elektryczną poprzez ich spalanie, generowanie pary poruszającej turbiny (lub innymi metodami) jest niewystarczająca". "O wiele wydajniejsze jest zastosowanie ogniw i bioogniw paliwowych. W tym przypadku przekształcenie może być niemal równe teoretycznemu" - dodaje.
Prąd, który powstaje w takim ogniwie zależy od powierzchni elektrod. Niestety bioogniwo, które ma zasilać wszczepiany do organizmu implant musi być jak najmniejsze. Co zrobić, by zwiększyć powierzchnię elektrod? Rozwinąć je przez pokrycie mono- lub poliwarstwami przewodzących nanocząstek, np. nanorurkami węglowymi. Potem można już tylko zwiększać sprawność bioogniwa metodami chemicznymi, tak jak to zrobiono w zespole prof. Renaty Bilewicz (UW) i prof. Biernata.
"Bioelektrody o bardzo dobrych parametrach, z powierzchnią pracy rozwiniętą przez nałożenie nanorurek węglowych, modyfikowanych mediatorami zostały wspólnie opracowane w Uniwersytecie Warszawskim, Politechnice Gdańskiej oraz w Uniwersytecie M. Curie-Skłodowskiej w Lublinie" - informuje prof. Biernat.
Naukowcy zainteresowali się nanorurkami węglowymi ze względu na ich unikalne właściwości chemiczne, a zwłaszcza bardzo dobre przewodnictwo elektryczne. Przez chemiczne przyłączenie mediatora do nanorurek uzyskuje się materiał efektywnie przenoszący ładunki elektryczne pomiędzy enzymem i elektrodami, co gwarantuje wysoką sprawność bioogniwa.
"W Polsce podobne problemy rozwiązują również inne pracownie - informuje prof. Biernat. - Z zespołu trzech wyżej wymienionych pracowni najdłużej zaangażowany jest zespół prof. Renaty Bilewicz z UW. Nasz zespół włączył się do tej tematyki przed trzema laty. W pracy korzystamy z doświadczeń i dorobku prof. Jerzego Rogalskiego z UMCS (Lublin) w zakresie udostępniania bardzo aktywnego enzymu do konstrukcji bioogniwa. Wreszcie w pracach bierze udział prof. Kenneth P. Roberts z University of Tulsa (USA)".
Trójwymiarowe modele struktury jednowarstwowych nanorurek węglowych. Źródło: Wikipedia
Jak podkreśla profesor Biernat, prace były i są finansowane z uzyskanych grantów z KBN i MNiSW. "Temat jest na topie. Uniwersytety w wielu krajach zajmują się problemem bioogniw paliwowych wykorzystujących jako źródło energii procesy utleniania/redukcji substancji naturalnie występujących w żywym organizmie. Obecnie nasze rozwiązanie jest najlepsze pod względem uzyskiwanej mocy bioogniwa (ze stacjonarnymi elektrodami)" - zaznacza naukowiec.
Poinformuj znajomych o tym artykule:
REKLAMA
Inne w tym dziale:
- Żylaki. Leczenie żylaków kończyn dolnych. Bydgoszcz, Inowrocław, Chojnice, Tuchola. REKLAMA
- Dostępna innowacyjna metoda dla pacjentów dializowanych: mniejsze ryzyko powikłań chirurgicznych i krótszy czas rekonwalescencji
- Sezon infekcyjny ruszył. Czy szczepienia powstrzymają falę grypy i RSV?
- Co dalej z leczeniem ostrej porfirii wątrobowej?
- Gdzie bije drugie serce Polaków? W jelitach!
- Rak płuca – wyzwanie współczesnej onkologii. Immunoterapia dla chorych w gorszym stanie sprawności.
- Co dziesiąty pacjent jest narażony na zdarzenie niepożądanepodczas leczenia szpitalnego. Większość szpitali wciąż bez elektronicznego systemu raportowania
- Październik to najlepszy moment, by wzmocnić odporność
- Zapowiadane rozszerzenie wskazań do badań PET/CT to ogromna szansa dla chorych
- Potrzebny program pilotażowy dla pacjentów dializowanych – obecne wyceny procedur nefrologicznych nie odzwierciedlają kosztów leczenia
- Infekcja, która nie boli, a zabija – jak brak podstawowego leczenia prowadzi do dramatycznych konsekwencji?
- Wszystkie w tym dziale
REKLAMA
 |
