Em áreas remotas do mundo ou em regiões com recursos limitados, itens de uso diário, como tomadas elétricas e baterias, são luxos. Os profissionais de saúde nessas áreas muitas vezes não têm eletricidade para alimentar dispositivos de diagnóstico, e as baterias comerciais podem estar indisponíveis ou muito caras. São necessárias novas fontes de energia de baixo custo e portáteis. Hoje, pesquisadores relatam um novo tipo de bateria - feita de papel e alimentada por bactérias - que poderia superar esses desafios.

Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje no 256º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS).

“O papel tem vantagens únicas como material para biossensores, "diz Seokheun (Sean) Choi, Ph.D., quem está apresentando o trabalho na reunião. "É barato, descartável, flexível e tem uma grande área de superfície. Contudo, sensores sofisticados requerem uma fonte de alimentação. Baterias comerciais gastam muito e são caras, e eles não podem ser integrados em substratos de papel. A melhor solução é uma bio-bateria baseada em papel. "

Os pesquisadores já desenvolveram biossensores descartáveis ​​baseados em papel para diagnóstico barato e conveniente de doenças e condições de saúde, bem como para detecção de contaminantes no meio ambiente. Muitos desses dispositivos dependem de mudanças de cor para relatar um resultado, mas geralmente não são muito sensíveis. Para aumentar a sensibilidade, os biossensores precisam de uma fonte de alimentação. Choi queria desenvolver uma bateria de papel barata alimentada por bactérias que pudesse ser facilmente incorporada a esses dispositivos descartáveis.

Então, Choi e seus colegas da Universidade Estadual de Nova York, Binghamton fez uma bateria de papel imprimindo finas camadas de metais e outros materiais na superfície do papel. Então, eles colocaram "exoeletrógenos" liofilizados no papel. Os exoeletrógenos são um tipo especial de bactéria que pode transferir elétrons para fora de suas células. Os elétrons, que são gerados quando as bactérias produzem energia para si, passam através da membrana celular. Eles podem então fazer contato com eletrodos externos e alimentar a bateria. Para ativar a bateria, os pesquisadores adicionaram água ou saliva. Em alguns minutos, o líquido reviveu as bactérias, que produziu elétrons suficientes para alimentar um diodo emissor de luz e uma calculadora.

Os pesquisadores também investigaram como o oxigênio afeta o desempenho de seu dispositivo. Oxigênio, que passa facilmente pelo papel, poderia absorver os elétrons produzidos pelas bactérias antes que eles atinjam o eletrodo. A equipe descobriu que, embora o oxigênio diminua ligeiramente a geração de energia, o efeito foi mínimo. Isso ocorre porque as células bacterianas estavam fortemente ligadas às fibras de papel, que rapidamente levou os elétrons para o ânodo antes que o oxigênio pudesse intervir.

A bateria de papel, que pode ser usado uma vez e depois jogado fora, atualmente tem uma vida útil de cerca de quatro meses. Choi está trabalhando em condições para melhorar a sobrevivência e o desempenho das bactérias liofilizadas, permitindo uma vida útil mais longa. "O desempenho de energia também precisa ser melhorado em cerca de 1, 000 vezes para a maioria das aplicações práticas, "Diz Choi. Isso pode ser alcançado empilhando e conectando várias baterias de papel, ele observa. Choi solicitou uma patente para a bateria e está procurando parceiros da indústria para comercialização.