EXTRA: dispositivo implantado na pele pode converter luz em energia elétrica para nanobiodispositivos, como nanorobots e marca-passos. O fim do uso de bateria externa e a possibilidade de fornecer energia contínuam graças ao uso de uma célula fotovoltáica: http://bit.ly/QdUYuR
Luz para poder nanobiodevices
(A) Ilustração de uma célula fotovoltaica de laser-driven contendo uma terra rara nanophosphor filme nanorod. (B) e (c) O dispositivo sobre a pele de galinha com um laser de 980nm desligado e ligado
Nanobiodevices sem fio, como os nanorobôs e pacemakers cardíacos, atualmente são limitados em suas aplicações por sua exigência de poder.Nanogenerators que convertem a energia mecânica em energia eléctrica tenham sido investigados, mas a potência de saída é demasiado baixo para muitas nanobiodevices médicas, e as células de biocombustível que utilizam energia química para fornecer energia são severamente limitada pela ambiente in vivo dos dispositivos.
As células fotovoltaicas como fonte de energia tenham sido previamente limitado pela eficiência de conversão de luz baixa e sua falta de biocompatibilidade. No entanto, Chen Zhigang da Universidade Donghua , Xangai, e colegas, melhorou a eficiência de conversão de seus sensibilizadas por corante de células solares de tal forma que, mesmo através de camadas de pele, a luz laser produz energia suficiente para esses dispositivos.
A equipe melhorou de rendimento e biocompatibilidade, alterando duas das células dos componentes das células - a terra rara nanophosphor (NaYF 4 : Yb, Er - a parte responsável pela conversão de luz de baixa energia de luz de alta energia, conhecido como up-conversion) e o eletrólito. "Melhoramos os nanophosphors 'propriedades acima de conversão de luminescência em uma síntese de uma etapa", diz Zhigang. Fizeram isso aumentando a quantidade de ligandos na superfície da nanophosphor, que diminuiu os defeitos de superfície, e aumentando o tempo de reacção, o que levou à formação de nanorods. Ambas as acções melhorou a eficiência de luminescência. Eles descobriram que a célula era quase duas vezes tão eficiente quanto nanophosphors anteriores formadas em duas etapas.
Muitos componentes em células fotovoltaicas não são biocompatíveis. Um em particular é o electrólito líquido orgânico, porque pode vazar e evaporar. O electrólito líquido pode ser substituído por um electrólito sólido, mas a um custo de redução na eficiência. Em vez disso, Zhigang substituiu o eletrólito líquido com um eletrólito gel succinonitrilo-based. O gel é estável até 80 ° C e durante longos períodos de tempo e aumenta a biocompatibilidade do dispositivo.
Para testar a célula sob a pele, a equipa de coberto a célula com uma camada de pele de galinha e utilizado um laser de intensidade que é seguro para a exposição humana (720 mW cm -2 ). Eles descobriram que a nova célula produz uma potência máxima de 22.2μW ', que é eficiente o suficiente para poder vários tipos de dispositivos in vivo', diz Zhigang.
Richard Brutchey , um especialista em nanomateriais inorgânicos para aplicações fotovoltaicas na University of Southern California, EUA, diz que o trabalho é "um bom passo em frente rumo ao desenvolvimento bioeletrônica implantáveis, no entanto, uma fonte de alimentação externa ainda é necessário (ou seja, luz)". Ele diz que o próximo passo seria aumentar a potência de saída para competir com a potência de pico de células de combustível implantáveis e para tornar o dispositivo completamente biocompatível.
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