芯片基膜封装的可植入酶燃料电池的构筑及反应机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808006
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0809.光化学与电化学工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

At present, it's urgent to improve the output voltage of implantable enzymatic fuel cell to match the actual electronic equipment and energy-powered equipment. Although building series battery can effectively improve the output voltage, the key to implement this technology in the body is to Cut off the current loop of the positive and negative electrodes of adjacent batteries avoiding short circuit of in the enzymatic fuel cell system. This project intends to construct integrated series batteries by chip technology and select graphene with high-load enzyme as electrode materials. By packaging chip cell with positively charged nanoporous membrane, the glucose and oxygen in the substrate can selectively penetrated into electrolyzer for redox reaction, while a certain amount of electrolyte ions can be rejected to avoid short circuit current . In this way, thereby the implantable chip enzymatic fuel cell with high output voltage can be obtained. The effect of series mode in chip battery, enzyme catalysts, membrane microstructure and surface properties on the electrochemical performance will be investigated systematically. By modern analytical means and characterization methods, the transport mechanism of electron, ion inside the membrane-packaged microenvironment will be explored. This project provides a new thought and research foundation for resolving the problem of output voltage of implantable enzymatic fuel cell.
当前,可植入酶燃料电池亟待提高其输出电压以匹配实际使用的电子设备与能量输出设备。构筑串联电池可有效提高输出电压,但要在体内实现该技术的关键是截断相邻电池正负极的电流回路以避免酶燃料电池系统短路。本项目拟采用芯片技术构建集成化串联电池,以高负载酶的石墨烯为电极材料,并借助荷正电纳米孔膜封装芯片基电池,使体内底物中的葡萄糖和氧气选择性地渗透到电极槽内并发生氧化还原反应,同时截留部分电解质离子避免造成短路电流,预期获得高输出电压的芯片基可植入酶燃料电池。系统考察芯片电池串联方式、酶催化剂以及膜微结构和表面特性对电化学性能的影响,借助现代分析手段和表征方法,探索膜封装的微环境内电子、离子传输机制,为解决可植入酶燃料电池的电压输出问题提供新的思路和研究基础。

结项摘要

酶燃料电池生物相容性好且能自发将化学能转化为电能,可为可植入电子器件运行提供动力。然而,受热力学影响,其输出电压仍不能满足实际使用的电子设备。本项目提出采用构筑串联的可独立运行的电池组的思路以提高输出电压,采用生物相容性良好的柔性聚合物制作一体集成化电解槽;1 mm厚的导电碳布或碳纳米管为基底固定酶催化剂,制备6*6 mm微型电极;1~1.8 nm左右的纳米孔膜对葡萄糖和氧气以及电解质离子具有较好的选择性渗透和截留。当封装成电池组时,输出电压获得了提升,证明孔可以有效的切断定向离子的流动,从而阻断相邻电极短路电流。为进一步研究可植入酶燃料电池的电压输出问题提供新的思路和研究基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Three-electron reversible redox for a high-energy fluorophosphate cathode: Na3V2O2(PO4)(2)F
高能氟磷酸盐阴极的三电子可逆氧化还原:Na3V2O2(PO4)(2)F
  • DOI:
    10.1039/c9cc00504h
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Peng Manhua;Zhang Dongtang;Wang Xiayan;Xia Dingguo;Sun Yugang;Guo Guangsheng
  • 通讯作者:
    Guo Guangsheng

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其他文献

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彭曼华的其他基金

有机框架电极材料层间调控及锂(钠)离子电池性能研究
  • 批准号:
    22278124
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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