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河和圭亚那河区域。成年电鳗输出的电压可达300-800 V，发生足以将人击昏的
来开发一种小型化软电源，该水凝胶液滴运用内部离子梯度来发生能量。与开始受鳗鱼启示的规划比较，该办法能够将动力单元的体积缩小10倍以上，并能存储能量超越24小时，完成按需运转，功率密度进步680倍，约为1300 W m−3。相关作业以“A microscale soft ionic power source modulates neuronal networvity”为题宣布在Nature上。03
1、本文受电鳗发电启示，开发了一种微型“液滴水凝胶电池”，经过水凝胶液滴之间的离子梯度来发生能量，功率密度到达约1300 W m−3。
来调理三维神经微安排和离体小鼠脑切片中的神经元网络活动。终究，该软微型离子电子设备可能会集成到生物体中。04
图1液滴电源的结构和输出功能。a–c、经过沉积水凝胶液滴构成的动力设备的制作工艺；d、液滴动力单元构成进程的明场图画；e、输出开路电压(VOC)；f，在构成接连水凝胶网络之前，归一化VOC和单个功率单元的均匀液滴直径随在油中不同贮存时刻长度的改变。@The Autho
电鳗的发电能力依赖于不计其数的电细胞串联堆叠，其间阳离子Na+和K+能够在浓度梯度的驱动下，单向经过细胞膜上的离子挑选蛋白通道。研讨者经过将5个纳米水凝胶(琼脂糖)液滴按次序组合，
了鳗鱼电器官的总体布局和机制。在单个单元中，液滴的次序是：高盐(例如CaCl2、KCl或NaCl)、阳离子挑选性、低盐挑选性、阴离子挑选性和另一个高盐液滴。用电子显微注射器将它们沉积在含脂油中。液滴开始被单层脂质围住，这些单层脂质在彼此触摸后几秒钟内构成液滴界面双层(DIBs)，然后构成安稳的无支撑结构。为了激活电源，将拼装好的液滴移动到无脂油中以去除脂质并拆开DIBs。然后将液滴在4℃下凝胶化，构成接连的水凝胶结构。这使得离子能够穿过导电水凝胶，从两头的高盐液滴移动到中心的低盐液滴。经过将结尾液滴衔接到电极，离子梯度开释的能量转化为电能，使水凝胶结构能够充任外部组件的电源。在研讨中，激活的液滴电源发生继续超越30分钟的电流。由50纳升液滴组成的单元的最大输出功率约为65nW。这些设备在寄存36小时后发生了类似的电流量。
图2液滴体积对液滴电源电学特性的影响。a、初始(t = 0) VOC和ISC值。低于100 nl的液滴体积是依据显微镜丈量的直径核算的；b、核算不同液滴体积的单个功率单元的功率密度和总开释电荷。动力源的体积和长度是单个液滴体积和直径的五倍；c、归一化VOC、ISC和串联和/或并联构成液滴网络的功率单元的总开释电荷。@The Authors
运用脂质支撑的水凝胶液滴构建软电源的长处之一是易于小型化。将液滴体积从1000nl削减99.8%至1.84nl，导致输出电压（36%，从136 mV削减至87 mV）和电流（70%，从2.7μA削减至0.83μA）。虽然小型化电源的总开释电荷较低，但作者能够串联和并联组合多个电源单元以增加输出电压和电流。VOC跟着串联单元数量的增加而增加，ISC和总开释电荷跟着并联单元数量的增加而增加。
图3模板辅佐液滴网络制作和输出。a-b、大型图画化电源网络的预备；c，具有多个液滴六边形的模具的明场图画。每个液滴的体积约为4 nl。比例尺，600 μm；d，扩大单个六边形层。比例尺，200 μm；e，堆叠7个和28个功率单元。标尺，600 μm；f，经过四步次序沉积到螺旋模具中，液滴自拼装成一系列动力单元；g-h，衔接二十个动力单元(g；标尺，1.2 mm)以发生足以点亮赤色发光
(h)的输出电压。@ The Authors为了扩巨细液滴的拼装规划以习惯更大规划的运用，作者采用了模板办法，将多个液滴沉积到三维打印的树脂模具中，以出产预先规划图画的动力单元。作者在螺旋模具中串联拼装了20个五液滴单元。螺旋电源能够点亮发光二极管。
图4离子液滴设备诱导的神经元调理。a、用于经过从液滴设备发生离子电流来调理神经元活动的触发战略；b，由细胞内Fluo-4荧光反映的离子电流调理的神经元活动；c、输出液滴设备穿过低盐液滴；d，不一起刻点的帧，显现包埋在液滴中的神经元；f、不同培育期后和小鼠离体脑切片中神经元网络的荧光
在90秒内的相对位移。@ The Authors随后，作者演示了如何将活细胞附着在该设备的一端，以便它们的活动能够直接遭到离子电流的调理。研讨小组将该设备附着在含有人类神经祖细胞的液滴上，这些液滴已被荧光染料染色以标明其活性。当电源翻开时，延时记载显现神经元中由部分离子电流诱导的细胞间钙
经过运用离子梯度，本文开发了一种液滴水凝胶电池，可完成约1300 W m−3的功率密度。未来的研讨应侧重于在生理条件下运用该电池设备并提高全体能量容量，然后可用于为下一代生物混合界面、植入物、组成安排和微型
供给动力。液滴设备也为调理各种小型细胞结构(如脑类器官和拼装体)的活性铺平了另一条路途。
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