Piluľka, ktorá skontroluje, ako sa darí tvojim črevám, a potom sa jednoducho strávi ako jedlo, znie ako sci-fi. Napriek tomu práve takú elektroniku z medu, pigmentu zo zubnej pasty, morských rias a šťavy z červenej kapusty vytvoril projekt ELFO, podporovaný EÚ a realizovaný na Talianskom technologickom inštitúte v rokoch 2020 až 2025. Cieľom sú bezpečnejšie a udržateľnejšie zariadenia, ktoré by raz mohli nahradiť niektoré invazívne zákroky. A na konci si môžeš overiť, či by ti piluľka so senzorom stála za dôveru.
Prehltnuteľné zariadenia ponúkajú neinvazívny spôsob, ako nahliadnuť do tela. Prehĺtajú sa ako obyčajná piluľka a v reálnom čase môžu sledovať pH, telesnú teplotu aj ďalšie fyziologické parametre, vďaka čomu je menej potrebné invazívnych zákrokov.
To je prísľub. Realita je podľa tímu projektu ELFO, ktorý podporuje EÚ, o niečo komplikovanejšia.
Dnešné prehltnuteľné zariadenia obsahujú materiály, ktoré sú nebezpečné pre pacientov a po vyhodení škodia životnému prostrediu. Má to praktické dôsledky aj pre medicínu. Ako hovorí koordinátor projektu Mario Caironi z Laboratória tlačenej a molekulárnej elektroniky na Talianskom technologickom inštitúte: „Podávanie väčšiny súčasných prehltnuteľných zariadení musí byť z bezpečnostných dôvodov pod dohľadom, čo znamená premárnené príležitosti pre celoplošné programy zdravotného skríningu.“
Inými slovami, ak každý prehltnutý senzor vyžaduje odborníka, ktorý ho stráži, je ťažké takúto technológiu používať vo veľkom.
Projekt ELFO, skratka pre „Electronic Food: enabling edible electronic systems for biomedical and food monitoring applications“, si dal za cieľ vyriešiť tento problém výrobou jedlej elektroniky z potravinových materiálov. Financovala ho Európska rada pre výskum v rámci programu Horizont 2020 a prebiehal od 1. septembra 2020 do 31. augusta 2025 s príspevkom EÚ vo výške 1 980 000 eur.
Myšlienka sa ľahko vysloví, ale ťažko realizuje: zariadenia, ktoré urobia svoju prácu a potom bez stopy zmiznú. Caironi vysvetľuje: „Po splnení svojej funkcie možno túto elektroniku prirodzene stráviť alebo dokonca metabolizovať, bez elektroodpadu.“
Vedci začali tým, že vytvorili knižnicu kandidátskych materiálov, ktoré majú užitočné elektronické vlastnosti a telo ich ľahko spracuje. Pri rozhodovaní, čo stojí za zváženie, sa riadili odporúčaniami regulátorov, ako sú Európsky úrad pre bezpečnosť potravín a americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA).
Potom tím materiály optimalizoval, aby mohli slúžiť ako vodiče, izolanty alebo polovodiče, teda základné stavebné prvky každého elektronického obvodu. Nasledoval kľúčový krok: skúšky v simulovaných žalúdočných a črevných šťavách, aby sa overilo, že si materiály zachovajú svoje vlastnosti vnútri tela, a nielen na laboratórnom stole.
Niektoré výsledky prekvapili aj samotných vedcov. „Bolo veľmi vzrušujúce sledovať, ako niektoré exotické materiály fungovali nečakane dobre. Med sa ukazuje ako skvelý na hradlovanie tranzistorov a pigment zo zubnej pasty ponúka výborný stabilný polovodič,“ hovorí Caironi.
Pomocou nízkoteplotných techník na kvapalnej báze, napríklad atramentovej tlače, tím vyrobil celú sadu jedlých súčiastok:
Z týchto súčiastok projekt zostavil dva demonštrátory. Prvým je inteligentná piluľka určená na sledovanie zdravia tráviaceho traktu. Druhým je potravinový senzor, ktorý sleduje bezpečnosť a kvalitu jedla, nie stav pacienta.
Každé elektronické zariadenie potrebuje napájanie a to bola ďalšia výzva, ktorej sa ELFO ujal. Tím vyvinul, ako sám uvádza, prvú jedlú nabíjateľnú batériu na svete. Jej zloženie sa číta skôr ako recept než ako zoznam súčiastok: riboflavín, kvercetín (žltý pigment z cibule), riasa nori, aktívne uhlie, jedlé zlato a slaná voda.
Vynález zaujal ďaleko za hranicami laboratória: časopis TIME ho zaradil medzi najlepšie vynálezy roka 2023. Caironi zhŕňa pokrok: „Jedlú batériu sme dotiahli na úroveň, keď dokáže napájať väčšinu prehltnuteľných zariadení, a potravinový senzor dokáže zaznamenať, kedy bola potravina rozmrazená a znova zmrazená, čo naznačuje, že sa stala nebezpečnou na konzumáciu.“
Tá druhá časť sa hodí každému, kto sa niekedy pýtal, či vrecko mrazenej zeleniny prežilo cestu domov z obchodu.
Práca s projektom ELFO nekončí. Nadväzujúci projekt EAT, ktorý tiež podporuje Európska rada pre výskum, posúva výskum ďalej. „EAT si kladie za cieľ vytvoriť prvú úplne jedlú piluľku na meranie času vyprázdňovania žalúdka, dôležitú pre odborníkov na výživu pri štúdiu sýtosti. Chceme z tejto jedlej piluľky urobiť platformu, do ktorej bude možné v budúcnosti zabudovať ďalšie senzory na iné účely,“ hovorí Caironi.
Ak to vyjde, jediná prehltnutá piluľka by mohla vedcom prezradiť, ako rýchlo jedlo opúšťa žalúdok, a neskôr niesť aj ďalšie senzory.
Projekt ELFO, ktorý v rokoch 2020 až 2025 koordinoval Taliansky technologický inštitút, ukázal, že elektroniku možno vyrobiť z potravín: z medu, pigmentu zo zubnej pasty, beta-karoténu, chitosanu, zlatého listu a šťavy z červenej kapusty. Tím svoje materiály otestoval v simulovaných tráviacich šťavách, vytvoril inteligentnú piluľku na zdravie čriev a potravinový senzor, ktorý spozná rozmrazené a znova zmrazené jedlo, a tiež jedlú nabíjateľnú batériu, zaradenú medzi najlepšie vynálezy roka 2023 podľa časopisu TIME. Nadväzujúci projekt EAT pracuje na úplne jedlej piluľke, ktorá meria čas vyprázdňovania žalúdka.
5 otázok · jedna minúta
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文