• Home
  • Site Map
  • Contact
  • Login
    • Register
  • Subscribe
Side Logo

Travel News

Trang tin du lịch

  • Home
  • Tin tức - Sự kiện
    • Thống kê du lịch
    • Chuyện lạ
  • Dịch vụ du lịch
    • Khám phá
    • Ẩm thực
    • Người Du lịch
    • Dự án đầu tư Du lịch
  • Visa, hộ chiếu
  • Thông tin cần biết
    • Đến Việt Nam
    • Tại Việt Nam
    • Giao thông
    • Thông tin khác
  • Văn Hóa
    • Giá trị lịch sử
    • Ngôn ngữ văn học
    • Lễ hội, trò chơi dân gian
    • Nghệ thuật biểu diễn
    • Trang phục
    • Kiến trúc, mỹ thuật
    • Món ăn, hoa, trái
    • Chợ Việt Nam
    • Phong tục tập quán
    • Tín ngưỡng - Tâm linh
    • Tết Việt Nam
  • Kinh nghiệm du lịch
  • Nhìn ra thế giới
  • Doanh nghiệp du lịch
  • UKEnglish

Công nghệ du lịch

Siêu tụ điện sinh học siêu nhỏ cho phép chẩn đoán sớm các bệnh nội tạng

16/9/2021 16:58 788
Công nghệ thu nhỏ cảm biến vi điện tử, rô bốt vi điện tử hoặc cấy ghép nội mạch đang phát triển nhanh chóng. Nhưng nghiên cứu phát triển công nghệ này cũng đối mặt với những khó khăn và thách thức to lớn.

Một trong những khó khăn lớn nhất là phát triển những thiết bị lưu trữ năng lượng nhỏ nhưng hiệu quả, cấp nguồn cho các hệ thống vi mô hoạt động tự động, đặc biệt trong những khu vực nhỏ cơ thể con người. Ngoài ra, những thiết bị lưu trữ năng lượng này phải tương thích sinh học nếu sử dụng trong cơ thể. Hiện đã có một nguyên mẫu kết hợp những tính chất thiết yếu này.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu là GS TS Oliver G. Schmidt, GS Hệ thống Vật liệu cho Điện tử Nano tại Đại học Công nghệ Chemnitz, Đức, trong một báo cáo khoa học trên Tạp chí Nature Communication, giới thiệu những siêu tụ điện nhỏ, hoạt động trong các mạch máu, có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng cho nhứng hệ thống cảm biến. Viện Nghiên cứu Polyme Leibniz Dresden (IPF) cũng là đối tác tham gia vào công trình nghiên cứu này.

Tụ điện sinh học nano cung cấp năng lượng cho cảm biến hoạt động tự động trong máu.

Hệ thống lưu trữ năng lượng này mở ra khả năng phát triển cấy ghép nội mạch và hệ thống vi mô y sinh học thế hệ tiếp theo, hoạt động trong những không gian nhỏ khó tiếp cận sâu bên trong cơ thể con người. Ví dụ, phát hiện độ pH máu thời gian thực có thể giúp dự đoán sớm sự phát triển của khối u.

Trưởng nhóm nghiên cứu, GS.TS Oliver G. Schmidt, rất hài lòng với thành công của công trình khoa học cho biết: “Thật sự vui mừng khi thiết vi điện tử sinh học, cực kỳ linh hoạt và tương thích trở thành một phần trong thế giới các hệ thống sinh học”.

Chế tạo nguyên mẫu và khảo sát tụ điện sinh học được thực hiện tại Trung tâm Vật liệu, Kiến trúc và Tích hợp các thanh nano (MAIN) thuộc Đại học Công nghệ Chemnitz.

"Kiến trúc của siêu tụ điện sinh học nano của chúng tôi đưa ra giải pháp tiềm năng đầu tiên cho một trong những thách thức lớn nhất – những thiết bị lưu trữ điện năng tích hợp siêu nhỏ, cho phép các hệ thống vi mô đa chức năng hoạt động tự cung tự cấp", TS Vineeth Kumar, thành viên của nhóm GS Schmidt's tại trung tâm nghiên cứu MAIN cho biết.

Nhỏ hơn một hạt bụi - điện áp tương đương pin AAA

Chế tạo các thiết bị lưu trữ năng lượng nhỏ hơn milimet, được gọi là "siêu tụ điện nano" (nBSC) cho các thiết bị vi điện tử siêu nhỏ vô cùng khó khăn do những siêu tụ điện không sử dụng các vật liệu tương thích sinh học, mà là các chất điện phân ăn mòn, tự phóng điện nhanh chóng trong trường hợp khuyết tật và nhiễm bẩn. Hai nguyên nhân này khiến siêu tụ điện không phù hợp với những ứng dụng y sinh trong cơ thể. "Tụ điện sinh học (BSC)" là giải pháp cho vấn đề này do có đặc tính nổi bật: hoàn toàn tương thích sinh học, có thể được sử dụng trong chất lỏng cơ thể như máu và phục vụ những nghiên cứu y học sâu.

90 tụ điện sinh học nano hình ống (nBSC) trên đầu ngón tay cho phép các cảm biến hoạt động tự động trong mạch máu. Ảnh: Nhóm nghiên cứu GS.TS. Oliver G. Schmidt

Một đặc trưng của tụ điện sinh học là có thể tự nạp bù hành vi phóng điện từ những phản ứng điện hóa sinh học. Tụ điện sinh học còn có thể tăng hiệu quả sử dụng từ các phản ứng của chính cơ thể do ngoài phản ứng lưu trữ điện tích điển hình của siêu tụ điện, những phản ứng enzym oxy hóa khử của các tế bào sống, hiện diện tự nhiên trong máu làm tăng 40% hiệu suất thiết bị.

Những thiết bị lưu trữ năng lượng nhỏ nhất hiện nay có kích thước lớn hơn 3 mm3. Nhóm nghiên cứu của GS Oliver Schmidt thành công chế tạo các nBSC hình ống nhỏ hơn 3.000 lần, thể tích 0,001 mm3 (1 nanolitre), nhỏ hơn nhiều lần một hạt bụi và cung cấp điện áp đến 1,6 V cho những cảm biến vi điện tử .

Nguồn năng lượng này đủ cho một hệ thống cảm biến trong máu. Mức năng lượng tương đương với điện áp của pin AAA tiêu chuẩn, dù dòng điện thực tế thấp hơn rất nhiều. Hình dạng ống linh hoạt của tụ điện sinh học nano cho phép bảo vệ hiệu quả chống lại những biến dạng trong lưu thông máu xung động hoặc co cơ. Với công suất này, nguyên mẫu tụ điện sinh học nano có thể vận hành một hệ thống cảm biến tích hợp đầy đủ phức tạp để đo giá trị pH trong máu.

Công nghệ cấu trúc Origami: siêu nhỏ, linh hoạt, mạnh

Công nghệ cấu trúc Origami là quá trình trải từng lớp màng các vật liệu, cần thiết cho các thành phần nBSC trên bề măt mỏng dưới sức căng cơ học cao. Khi các lớp vật liệu được tách ra khỏi bề mặt một cách có kiểm soát, năng lượng biến dạng giải phóng và các lớp tự cuộn thành thiết bị 3D nhỏ gọn với độ chính xác và hiệu suất cao đến 95%.

Các tụ điện sinh học nano, sản xuất theo phương pháp này được thử nghiệm trong ba dung dịch được gọi là chất điện giải: Nước muối, huyết tương và máu. Trong cả ba chất điện phân, siêu tụ điện lưu trữ năng lượng thành công, dù với hiệu suất khác nhau. Trong máu, tụ điện sinh học nano có thời gian hoạt động cao, giữ được tới 70% dung lượng ban đầu sau 16 giờ. Nhóm khoa học sử dụng bộ tách trao đổi proton (PES) để ngăn chặn quá trình tự phóng điện.

Hiệu suất ổn định trong điều kiện ứng dụng thực tế

Để duy trì các chức năng tự nhiên của cơ thể, những đặc tính dòng chảy và áp suất trong mạch amys luôn thay đổi. Nhịp đập và huyết áp thay đổi theo đường kính mạch máu. Các thiết bị cấy ghép phải duy trì được những điều kiện sinh lý trong hệ thống tuần hoàn và duy trì hoạt động ổn định.

Nhóm khoa học đã nghiên cứu hiệu suất hoạt động của siêu tụ điện trong môi trường mô phỏng là các kênh vi lỏng có đường kính từ 120 đến 150 µm (0,12 đến 0,15 mm), tương tự các mạch máu có kích thước khác nhau. Trong những kênh này, các nhà nghiên cứu thử nghiệm hoạt động của các thiết bị lưu trữ năng lượng với các điều kiện lưu lượng và áp suất khác nhau. Kết quả cho thấy, tụ điện sinh học nano có thể cung cấp năng lượng đều và ổn định trong các điều kiện sinh lý của cơ thể.

Công nghệ cảm biến tự động có thể giúp chẩn đoán các bệnh nội tạng

Hằng số điện ly hydro (pH) của máu có thể thay đổi. Nhờ đó, đo độ pH liên tục giúp phát hiện sớm khối u. Nhằm mục đích này, các nhà nghiên cứu phát triển cảm biến pH trên cơ sở tụ điện sinh học nano.

Trước đây, nhóm nghiên cứu của GS Oliver Schmidt đã phát triển Công nghệ bán dẫn màng mỏng 5 µm (TFT), được sử dụng để phát triển bộ dao động vòng với tính linh hoạt cơ học đặc biệt, hoạt động với năng lượng thấp (nW đến µW) và tần số cao (lên đến 100MHz).

Trong dự án đo độ pH, nhóm nghiên cứu sử dụng bộ dao động vòng với nguồn lưu trữ điện năng nBSC. Các nhà khoa học tích hợp một nBSC nhạy cảm với pH với bộ dao động vòng để có được sự thay đổi tần số đầu ra, phụ thuộc vào độ pH của chất điện phân. Bộ dao động vòng nhạy cảm với pH này cũng được chế tạo với dạng hình ống 3D bằng kỹ thuật Origami "Swiss-roll", hình thành hệ thống tích hợp đầy đủ và siêu nhỏ bao gồm cả lưu trữ điện năng và cảm biến.

Lõi rỗng bên trong của hệ thống cảm biến vi mô này là kênh dẫn huyết tương. Ba nBSC được kết nối nối tiếp với cảm biến cho phép đo pH đặc biệt hiệu quả và tự động bền vững. Kết quả thử nghiệm này cho phép phát triển hàng loạt các ứng dụng trong chẩn đoán sớm và điều trị.

 Nguồn: KH&ĐS

Trịnh Thái Bằng

 
Trở về đầu trang
   siêu tụ điện sinh họctụ điện siêu nhỏcảm biến tự hoạt độngcảm biến nanohệ thống vi mô sinh họcchẩn đoán sơmbệnh nội tạng
0   Tổng số:

Các tin khác

  • Số hóa và công nghệ giúp du lịch bền vững nhanh “cán đích”
  • Chiêm ngưỡng màn pháo hoa mãn nhãn của đội Việt Nam - Niềm tự hào Z121
  • Nhựa thế hệ mới tan được trong nước biển
  • AI thành trợ lực cho du lịch Việt
  • Tăng cường ứng dụng công nghệ hỗ trợ công tác quản lý và xúc tiến du lịch
  • Khách hàng bị “sập bẫy” lừa đảo công nghệ cao nhiều nhất khi lên kế hoạch du lịch qua liên kết mạng
  • Phú Thọ: Huyện Đoan Hùng khai thác di tích lịch sử trong phát triển du lịch và giáo dục địa phương
  • Lạng Sơn: Số hoá di sản
  • Thái Nguyên - Hành trình về nguồn
  • Thành phố Hồ Chí Minh đẩy mạnh ứng dụng công nghệ số trong ngành du lịch
  • 12345...>>

Tin đọc nhiều

  • Long An phát triển du lịch qua di tích lịch sử -...

    Hiện toàn tỉnh Long An có 127 di tích lịch sử - văn hóa (DTLSVH), trong đó, 22 DTLSVH cấp...

    167
  • Quảng Nam: Tây Giang hướng đến phát triển du lịch...

    Với thế mạnh điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu mát mẻ, độ che phủ rừng tự nhiên, giá trị bản...

    121
  • Hải Dương: Phường rối nước Thanh Hải được công...

    Nghệ thuật múa rối nước Thanh Hải (Thanh Hà, Hải Dương) có lịch sử hơn 300 năm.

    120
  • Chùa Dàn - Trí Quả tự, thờ phụng Đại Thánh Pháp...

    Chùa Dàn, có tên chữ là Trí Quả tự, còn gọi là Chùa Dàn Phương Quan hay Chùa Dàn Câu là...

    115
  • Cung đường mới - động lực lớn cho phát triển du...

    Trước đây, hành trình từ thành phố Bắc Kạn đến hồ Ba Bể thường mất hơn 2 tiếng đồng hồ,...

    112

- Trang thông tin du lịch
- Email: didulich.net@gmail.com
 

© 2025 Trang thông tin du lịch