"Это очень захватывающая технология", - говорит Сяоменг Лю, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники инженерного колледжа UMass в Амхерсте и ведущий автор статьи. "Это настоящая зеленая энергия, и в отличие от других так называемых источников "зеленой энергии", ее производство полностью экологично".

Это потому, что эта биопленка - тонкий слой бактериальных клеток толщиной примерно с лист бумаги - образуется естественным путем с помощью модифицированной версии бактерий Geobacter сульфурредуцирует. G. сульфур-редуценты известно, что он производит электричество и ранее использовался в "микробных батареях" для питания электрических устройств. Но такие батареи требуют, чтобы G. сульфур-редуценты за ним должным образом ухаживают и постоянно кормят. Напротив, эта новая биопленка, которая может обеспечить столько же, если не больше, энергии, чем батарея сопоставимого размера, работает, и работает непрерывно, потому что она разряжена. И поскольку он мертв, его не нужно кормить.

"Это гораздо эффективнее", - говорит Дерек Лавли, заслуженный профессор микробиологии в UMass Amherst и один из старших авторов статьи. "Мы упростили процесс выработки электроэнергии, радикально сократив объем необходимой обработки. Мы устойчиво выращиваем клетки в биопленке, а затем используем это скопление клеток. Это сокращает энергозатраты, упрощает все и расширяет потенциальные области применения".

Секрет этой новой биопленки заключается в том, что она вырабатывает энергию из влаги на вашей коже. Хотя мы ежедневно читаем истории о солнечной энергии, по крайней мере 50% солнечной энергии, достигающей земли, идет на испарение воды. "Это огромный, неиспользованный источник энергии", - говорит Цзюнь Яо, профессор электротехники и вычислительной техники в UMass и другой старший автор статьи. Поскольку поверхность нашей кожи постоянно влажная от пота, биопленка может "подключаться" и преобразовывать энергию, заключенную в испарении, в энергию, достаточную для питания небольших устройств.

"Ограничивающим фактором носимой электроники, - говорит Яо, - всегда был источник питания. Батарейки садятся, и их необходимо заменить или зарядить. Они также громоздкие, тяжелые и неудобные." Но прозрачная, маленькая, тонкая гибкая биопленка, которая обеспечивает непрерывную и устойчивую подачу электричества и которую можно носить, как лейкопластырь, в виде пластыря, наносимого непосредственно на кожу, решает все эти проблемы.

Что заставляет все это работать, так это то, что G. сульфур-редуценты растет колониями, которые выглядят как тонкие маты, и каждый из отдельных микробов соединяется со своими соседями с помощью серии естественных нанопроводов. Затем команда собирает эти маты и использует лазер для вытравливания небольших схем на пленках. Как только пленки вытравлены, они помещаются между электродами и, наконец, запечатываются в мягкий, липкий, дышащий полимер, который вы можете наносить непосредственно на кожу. Как только эта крошечная батарейка будет "подключена", приложив ее к вашему телу, она сможет питать небольшие устройства.

"Наш следующий шаг - увеличить размер наших пленок для питания более сложной электроники, носимой на коже", - говорит Яо, а Лю указывает, что одной из целей является питание целых электронных систем, а не отдельных устройств.

Это исследование было подготовлено Институтом прикладных наук о жизни (IALS) в UMass Amherst, который объединяет глубокий и междисциплинарный опыт 29 департаментов для преобразования фундаментальных исследований в инновации, которые приносят пользу здоровью и благополучию человека.