Jadrová energia – Je naše ľudské telo baterka z Matrixu? (2)
To čo nami hýbe je vlastne elektrina produkovaná našim vlastným telom. Ale ako naše ľudské telo vyrába elektrinu - a ako ju využíva?
Pokračovanie článku....prvú časť si môžete prečítať tu:
https://nanias.blog.sme.sk/c/561355/jadrova-energia-je-ludske-telo-baterka-z-matrixu.html
Mimoriadnu úlohu v premene našej energie na elektrické inpulzy hrajú tzv. mitochondrie.
Mitochondrie sú v ľudských bunkách. Majú rozmery niekoľkých mikrometrov a v bunke sa ich môže vyskytovať niekoľko stoviek, ale aj sto tisíc. Funkcia mitochondrií sa do istej miery dá prirovnať k bunkovej elektrárni, keďže v nich vďaka procesom bunkového dýchania vzniká energeticky bohatý adenosintrifosfát (ATP) používaný ako "palivo" pre priebeh iných reakcií v celej bunke.
Mitochondria je uzavretá dvoma membránami. Vonkajšia membrána je značne pórovitá a skutočnú bariéru pre malé molekuly predstavuje skôr vnútorné membrána. Na vnútornej membráne a vnútri nej sa tiež odohrávajú tie najdôležitejšie metabolické pochody. Konkrétne v mitochondriách prebieha Krebsov cyklus, dýchací reťazec, ale tiež beta-oxidácie mastných kyselín.
Takže sú vlastne ako batérie našich buniek; plnia základnú úlohu premeny živín na chemickú energiu. Bunka sa pri prežití na ne spolieha, ale tieto sú nie úplne pod kontrolou bunky, pretože (mitochondrie) majú vlastnú DNA oddelenú od DNA bunky, ktorá je uložená v jadre. Obsahuje niekoľko génov, ktoré obsahujú kód niektorých dôležitých proteínov potrebných na výrobu energie. Tieto proteíny sa vyrábajú v samotných mitochondriách a ich hladiny sa upravujú tak, aby vyhovovali aktuálnym energetickým potrebám bunky. Za týmto účelom mitochondrie vytvárajú kópie svojich génov a tieto kópie dávajú do svojich vlastných strojov na výrobu bielkovín. Reguláciou počtu génových kópií, ktoré vytvárajú, môžu mitochondrie riadiť množstvo produkovaného proteínu. Tento proces má však niekoľko krokov.
Kópie pochádzajú vo forme molekuly podobnej DNA nazývanej RNA a spočiatku obsahujú niekoľko navzájom spojených génov. Aby mohli mitochondrie získať prístup ku každému génu, musia ich rozrezať. Potom fragmenty spracujú a doladia počet kópií každého génu. Tento proces - nazývaný génová expresia - sa deje v mitochondriách, ale sami to nedokážu; potrebujú proteíny, ktoré sú kódované v DNA v bunkovom jadre. Gény v bunkovom jadre môžu ovplyvňovať génovú expresiu v mitochondriách a meniť tak dodávku energie do bunky. Vedci zatiaľ nepoznajú všetky zapojené gény ani to, ako by sa to mohlo líšiť medzi rôznymi tkanivami alebo medzi rôznymi jednotlivcami. Hoci teda mitochondrie obsahujú vlastnú DNA, spoliehajú sa na fungovanie génov z bunkového jadra. Zmeny génov v jadre môžu zmeniť spôsob, akým mitochondrie spracúvajú svoj vlastný genetický kód. Veda to stále skúma.
Keď hovoríme o tom, že nervový systém vysiela „signály“ do mozgu alebo „synapsuje streľbu“, alebo o tom, že mozog hovorí našim rukám, aby sa zovreli okolo kľučky dverí, hovoríme o elektrine prenášajúcej správy medzi bodom A a bodom B. Je to niečo podobné ako digitálny káblový signál prenášajúci v binárnej sústave čísla 1 a 0, ktoré vysielajú niečo ako „Zákon a Poriadok“. Rozdiel je iba v tom, že v našich telách elektróny neprúdia pozdĺž klasického drôtu, ako to poznáme zo života; ale namiesto toho elektrický náboj v ľudskom tele skáče z jednej bunky do druhej, až kým nedorazí na miesto určenia.
Elektrina je doslova a do písmena aj kľúčom k nášmu prežitiu!
Našťastie elektrické signály sú aj dostatočne rýchle. Umožňujú takmer okamžitú reakciu na riadiace a informačné správy. Keby sme sa (naše telá) museli úplne spoliehať, povedzme napríklad iba na pohyb chemikálií, ktoré povedia, že sa naše srdce zrýchli, keď nás niečo napríklad prenasleduje, pravdepodobne by sme už ako ľudstvo dávno vymreli.
Tieto rozhodujúce signály, ktoré hovoria našim srdciam, aby sa zrýchlili, keď sme v nebezpečenstve, pochádzajú z množstva buniek v našom srdci, ktoré sa nazývajú tzv. „SinoAtriálny uzol“, alebo „SA uzol“. Nachádza sa v pravej predsieni (nášho srdca) a riadi rytmus nášho srdcového rytmu a pohyb krvi zo srdca do všetkých ostatných častí nášho tela. Je to vlastne náš prirodzený kardiostimulátor pre naše telo a na nastavenie tempa používa presne elektrické signály. SA uzol je skupina buniek, ktoré generujú elektrický prúd. Vysiela elektrický náboj v určitom nastavenom intervale - povedzme raz za sekundu, čím sa normálna srdcová frekvencia nízkej hodnoty nastaví na 60 úderov za minútu (60 až 80 je zdravá srdcová frekvencia). Tieto impulzy sú niečo ako „iskry“, ktoré spôsobujú stiahnutie pravej predsiene a začínajú celú sériu udalostí, ktoré potom zabezpečujú prúdenie krvi vo vlnách cez naše telo. Tento elektrický impulz, udáva rytmus nášho srdca. Kedykoľvek SA uzol vyšle náboj (iskru), naše srdce bije. Ak potrebujeme viac pumpovať krv, napríklad keď potrebujeme viac kyslíka na to, aby ste vyšliapali hore po schodoch, alebo zabehli pár kilometrov, uzol SA skracuje interval elektrického výboja.
Ale náš pulz nie je jediná vec, ktorá sa spolieha na elektrické impulzy generované našimi bunkami. Takmer všetky naše bunky sú schopné vyrábať elektrinu.
Ako to teda funguje - bunky a elektrický prúd?
Prvky v našom tele, ako sodík, draslík, vápnik a horčík, majú špecifický elektrický náboj. Takmer všetky naše bunky môžu používať tieto nabité prvky, nazývané ióny, na výrobu elektriny.
Obsah bunky je chránený pred vonkajším prostredím bunkovou membránou. Táto bunková membrána je tvorená lipidmi, ktoré vytvárajú bariéru, ktorú môžu prekonať iba určité látky, aby sa dostali do vnútra bunky. Bunková membrána funguje nielen ako bariéra pre molekuly, ale tiež slúži ako spôsob, ako bunka generuje elektrické prúdy.
Predstavme si teoreticky náš zjednodušený východiskový bod: Všetky bunky v našom tele, ktoré aktívne neposielajú informácie, sú momentálne mierne negatívne nabité. Odpočívajúce bunky sú negatívne nabité zvnútra, zatiaľ čo vonkajšie prostredie je nabité kladnejšie. A prečo sú negatívne nabité? Negativita je totiž úplne prirodzený pokojový stav našich buniek. Súvisí to so zložením nášho tela – s miernou nerovnováhou medzi iónmi draslíka a sodíka vo vnútri a mimo bunky, a táto nerovnováha pripravuje pôdu pre našu elektrickú kapacitu.
Ale ako teda vôbec tú elektrinu v našom tele „vyrábame“?
Bunky môžu dosiahnuť toto oddelenie náboja tým, že nechajú nabité ióny prúdiť dovnútra a von cez membránu. Ale ako? No to je mimochodom veľmi zaujímavé. Naše bunkové membrány totiž robia určitý trik, ktorý sa často označuje ako „sodíkovo-draslíková brána“.
Je to veľmi zložitý mechanizmus, ale zjednodušené vysvetlenie tejto resp. týchto brán a toho, ako generujú elektrické náboje, znie asi takto: V pokoji majú naše bunky viac draslíkových iónov ako sodíkových iónov a viac sodíkových iónov je zase mimo bunky. Ióny draslíka sú negatívne, takže vnútro bunky má mierne negatívny náboj. Sodíkové ióny sú naopak pozitívne, takže oblasť bezprostredne mimo bunkovú membránu je pozitívna.
Takže v tomto pokojovom stave ešte nie je dostatočne silný rozdiel vo vzájomných nábojoch aby sme boli schopní elektrinu vyrobiť.
Ale keď telo potrebuje poslať správu z jedného bodu do druhého, otvorí spomínanú bránu. A keď sa táto membránová brána otvorí, ióny sodíka a draslíka sa voľne pohybujú do a z bunky. Negatívne nabité ióny draslíka opúšťajú bunku, lebo sú priťahované pozitívnym stavom zvonku membrány a kladne nabité ióny sodíka zase do nej vstupujú a pohybujú sa smerom k negatívnemu náboju.
Výsledkom je prepínanie koncentrácií dvoch typov iónov - a rýchle prepínanie nabíjania. Je to niečo ako prepínanie medzi 1 a 0 – a práve toto prepínanie medzi kladným a záporným (resp. akoby medzi číslom jedna a nula) generuje elektrický impulz. Tento impulz spustí bránu na ďalšej bunke, aby sa otvorila, čím sa vytvorí ďalší náboj atď. Tok nábojov cez bunkovú membránu generuje elektrické prúdy.
Bunky riadia tok špecificky nabitých prvkov cez membránu pomocou proteínov, ktoré sedia na povrchu buniek a vytvárajú otvor pre prechod určitých iónov. Tieto proteíny sa nazývajú iónové kanály. Keď je bunka stimulovaná, umožňuje pozitívnym nábojom vstup do bunky otvorenými iónovými kanálmi. Vnútro bunky sa potom stáva kladnejšie nabitým, čo vyvoláva ďalšie elektrické prúdy, ktoré sa môžu zmeniť na elektrické impulzy, nazývané „akčné potenciály“. Naše telá používajú určité vzorce akčných potenciálov na iniciovanie správnych pohybov, myšlienok a správania.
Týmto spôsobom sa elektrický impulz dokáže presunúť napríklad z nervu v pahýli nášho pichnutého prsta do presne určitej časti nášho mozgu, ktorá zacíti bolesť. Je to presne tiež to, ako SA uzol dáva príkaz, aby sa naše srdcové svaly stiahli, alebo ako naše oči práve „hovoria“ nášmu mozgu, že to, čo práve teraz videli, je slovo „mozog“, a je to presne to, že vôbec rozumiete tomuto článku, ktorý práve čítate. Všetko toto sú elektrické impulzy!
Choroba človeka je vlastne elektrický black-out.
A kedže všetko v našom tele závisí od týchto elektrických signálov, je akýkoľvek výpadok elektrického systému nášho tela skutočným problémom. Porušenie elektrických prúdov môže nakoniec viesť k chorobe človeka. Ako sme už spomenuli, napríklad aby srdce mohlo pumpovať, musia bunky generovať elektrické prúdy, ktoré umožňujú kontrakcii srdcového svalu v pravý čas. Lekári môžu tieto elektrické impulzy v srdci dokonca pozorovať pomocou prístroja nazývaného elektrokardiogram alebo EKG. A nepravidelné elektrické prúdy môžu zabrániť správnemu stiahnutiu srdcových svalov, čo vedie k infarktu.
Ale pozor! Platí to zase aj naopak, keď dostaneme elektrický úder (šok), tak to normálnu činnosť nášho systému preruší, je to vlastne niečo ako nárazový prúd. A taký elektrický úder (napríklad na úrovni blesku) môže spôsobiť úplné zastavenie fungovania nášho tela. Náš vnútorný systém a elektrický proces už nebude fungovať – pretože bol doslova vypálený.
Našu citlivosť na elektrické signály asi všetci dobre poznáme. Ide o takzvaný „fenomén Lhermitte“, nazývaný tiež "holičský fenomén", ktorý niekedy u holiča zažijeme – ten nepríjemný „elektrický“ pocit, ktorý prechádza chrbtom až do končatín. Človek môže mať pocit, že mu to ide hore, dole po chrbte a u mnohých ľudí sa to vyvolá automatické ohnutie hlavy dopredu. Nie je to nič vážne, akurát je to nepríjemné. Tento pocit elektrického šoku sa vyskytuje preto, lebo imunitný systém napáda nervové vlákna a ničí tzv. myelín, čo spomaľuje signály, ktoré „cestujú“ medzi nervami. Alebo napríklad zlyhanie SA uzla, ktoré spôsobí búšenie srdca, alebo nedostatok prietoku krvi do srdca, ktorý naruší kardiostimulátor a spôsobí, že iné časti srdca začnú ihneď vysielať impulzy. To je niekedy práve to, čo spôsobí, že niekto zomrie na ochorenie koronárnych artérií alebo na zúženie tepien. Ak totiž naše srdce neustále dostáva príkaz, aby sa sťahovalo, fakticky sa nikdy do úplnej kontrakcie nemá šancu dostať a potom nedokáže dodať dostatok krvi do zvyšku tela, čo následne vedie k nedostatku kyslíka a možnému infarktu alebo mozgovej príhode.
V tejto súvislosti sa často vynára otázka, že aké je pre ľudské telo ešte bezpečné napätie?
Vo všeobecnosti platí, že napätia nad 50 Voltov sú už nebezpečné, ale nezabíja nás to napätie, ale prúd a doba, po ktorú sme napätiu vystavení. Ľudia zomreli už aj pri napätí menšom ak 42 Voltov.
Keď sa teda pozrieme dookola, všade vidíme samú elektrinu.
Môže sa teda skutočne aj zdať, že naše ľudské telo je skutočne skvelým zdrojom energie. A teda by mohlo byť aj baterkou... A je teda naše telo niečo ako miniatúrny Matrix?
A mohli by sme my ľudia aj skutočne niečo elektrinou vyrobenou našim telom niečo poháňať? Niečo veľké? Nejaký obrovský vesmírny Matrix?
Priemerný človek v kľude „vyrába“ asi 100 Wattov energie. Krátkodobo počas niekoľkých minút to môže byť pohodlne aj takých 300 - 400 Wattov; a v prípade veľmi krátkych intervalov, ako je napríklad šprint, môžu niektorí ľudia vydať výkon viac ako 2 000 wattov. Ale mohli by ľudia ako nejaké baterky teda aj skutočne poháňať nejaký obsovský Matrix? Pravdepodobne asi nie.
Ľudské telo môže generovať iba 10 až 100 miliVoltov.
Pozrime sa spoločne na to:
Elektrické polia v našom ľudskom tele môžu byť generované z vnútorných alebo vonkajších zdrojov. Vo vnútri môžu ióny a jednotlivé molekuly niesť statické elektrické polia. Napríklad povrch izolovanej nabitej aminokyseliny má ~ 1 náboj / nm2. tzv. Debye-Huckelovo tienenie v dôsledku toku proti-iónov v slaných tekutinách (nachádzajúcich sa v ľudskom tele) tieto polia však veľmi rýchlo zmenšuje so vzdialenosťou. Takže statické pole z jednej nabitej aminokyseliny plávajúcej v ľudskej plazme klesá z ~ 6 x 106 voltov / m pri rozmedzí 1 nm až 0,7 voltu / m pri r = 10 nm. Najdôležitejšími vnútornými elektrickými zdrojmi sú elektrochemické gradienty spôsobené operáciami hradlového kanála a transportnej molekulárnej pumpy na intracelulárnej (medzibunkovej) úrovni; svalová, membránová, tráviaca a nervová aktivita na medzibunkovej a orgánovej úrovni; a piezoelektrické polia generované pohybom kolagénnych tkanív (napr. šliach a elastínov), kostí a mnohých ďalších biologických materiálov. Tieto zdroje typicky generujú potenciál 10 - 100 milivoltov na vzdialenosti 0,01 - 10 mikrónov a produkujú miestne polia v rozmedzí 103-107 voltov / m. Napríklad trans-membránový potenciál 50 milivoltov potrebný na otvorenie sodíkového kanála zodpovedá elektrickému poľu 5 x 106 voltov / m. Je ale zaujímavé, že implantované elektrické zariadenia, ako sú kardiostimulátory, môžu produkovať až 600 voltov / m jeden milimeter od puzdra.
Externé zdroje môžu tiež prispievať k registrovateľným nano-medicínskym elektrickým poliam v ľudskom tele, aj keď zvyčajne v menšej miere. Napríklad už umiestnenie plochej ruky medzi dve nabité platne indukuje okamžité pole priečne cez končatinu. A mohli by sme uviesť mnoho príkladov.
Sme teda my ľudia niečo naozaj ako miniatúrny Matrix?
Nie je to asi úplne vylúčené, a niekedy sa to zdá aj pravdepodobné, že naše celé ľudské telo ja niečo podobné ako Matrix, ale nie taký ako vo filme, ale asi je to nejaký iný Matrix.
Prečo? Nuž preto, lebo my ľudia sme z pohľadu vnímania makro-sveta vlastne veľmi úbohé tvory medzi živými bytosťami. Nielen našimi veľmi slabými senzormi, ale aj energeticky. Naše telo, ktoré v sebe „obsahuje chemickú fabriku a vlastnú elektráreň“ je žiaľ mimoriadne neefektívne. Už sme o energetickej efektívnosti a účinnosti písali na začiatku. V skutočnosti totiž na zemeguli existuje viacero živých organizmov, ktoré majú svoju konštrukciu vybudovanú omnoho lepšie a efektívnejšie.
Mnohé z nich sa dokážu v nehostinných podmienkach naladiť do hibernácie (akéhosi „zimného spánku“) a prakticky bez prijímania a konzumovania potravy prežiť aj niekoľko rokov. Napríklad také špirálovce „Pomalky“, alebo nazývané aj „Tardigrady“ dokážu prežiť skoro všetko.
Keď sa ocitnú v extrémnych podmienkach, vylúčia zvláštny typ sekrétu, akéhosi „bioskla“, ktorým sa obalia. A keď extrémne podmienky pominú, pomalka rozpustí svoju ochranu zo skla a spokojne žije ďalej. Vedcov už dlho odolnosť týchto miniatúrnych živočíchov fascinuje. Ich životaschopnosť testovali v rôznych extrémnych podmienkach. Niekoľko hodín ich držali v tekutom vzduchu v teplote -171°C a následne ich premiestnili do teploty 150°C. Po následnom prenesení do izbovej teploty trvalo len niekoľko hodín, kým Tardigrady znovu “ožili”. Dokážu niekoľko minút prežiť i v teplote známej ako absolútna nula (-272°C) a obrovskú odolnosť majú dokonca i voči radiácii. V otvorenom kozme prežilo desaťdňový pobyt 68% populácie, ktorú do vesmíru vyslali vedci v roku 2007.
A čo my ľudia?
Veď to poznáte sami. Denno denne jesť a piť a potom navyše ešte „ísť na potrebu“ - toto je náš každodenný život.
Takže nielen že vyrábame málo elektriny, ale k tomu navyše musíme prijímať mnoho energie zvonku, a mnoho jej strácame...
Ako by sme mohli byť efektívnejší?
Respektíve ako tú energiu, ktorú už vyrábame lepšie využiť resp. aspoň časť z nej získať spať? Vedci sa tým už dlhodobo a veľmi vážne zaoberajú.
Napríklad také jednoduché pohyby podobné vlnám, ktoré si človek ani neuvedomuje a robí pri obyčajnom dýchaní, môžu generovať výkon 0,83 wattu; teplo z tela človeka až 4,8 wattu; a pohyby paží osoby až 60 wattov. Je to veľa, alebo málo? No nie je až tak moc, ale keď si uvedomíte, že kardiostimulátor potrebuje iba 50 milióntin wattu energie, načúvací prístroj potrebuje tisícinu wattu, a smartfón iba jeden watt, tak to zase nie je ani tak málo. Čo by sa ešte dalo urobiť?
Dobré – užitočné vibrácie
Jedna stratégia získavania energie spočíva v premene energie z vibrácií, tlaku a iných mechanických napätí na elektrickú energiu. Je to cesta cez piezo-elektriku, používaná napríklad v reproduktoroch a mikrofónoch. Bežne používaným piezoelektrickým materiálom je zirkoničitan titaničitan olovnatý, ktorého obsah olova však vyvoláva obavy, že by sa mohol ukázať ako príliš toxický na použitie u ľudí. Ale možno to bude akceptovateľné, pretože aby sa olovo mohlo zo štruktúr rozpadnúť, muselo by sa zohriať na teplotu vyššiu ako 700 ° C, a takéto teploty v našom tele nikdy nie sú. Aplikácie sú plochých páskach, ktoré je možné prilepiť na orgány a svaly, ako sú srdce, pľúca či a bránica. Sú „mechanicky neviditeľné“, pretože ich mechanické vlastnosti sú podobné tým, do čoho sú laminované, a nebránia týmto tkanivám pri pohybe. Takéto zariadenia už úspešne otestované na kravách, ovciach a ošípaných, teda zvieratách so srdcami zhruba rovnako veľkými ako máme my ľudia. Keď sú tieto zariadenia pod mechanickým vplyvom, vytvárajú kladné a záporné náboje, napätie a prúd - a túto energiu môžeme využiť na dobíjanie batérií, alebo pre biomedicínske zariadenia, ako sú napríklad kardiostimulátory (namiesto nutnej výmeny každých šesť alebo sedem rokov, keď sú ich batérie vybité).
Vedci tiež vyvíjajú aj nositeľné piezoelektrické zberače energie, ktoré je možné nosiť na kĺboch, ako sú kolená alebo lakte, alebo v topánkach, nohaviciach alebo v spodnej bielizni. Takto môže človek vyrábať elektrinu pre svoju elektroniku kedykoľvek, keď kráča alebo ohýba ruky.
Telesné teplo
Odlišný prístup k získavaniu energie využívajú termoelektrické materiály na premenu telesného tepla na elektrinu. Naše srdce napríklad bije viac ako 40 miliónov krát ročne. Všetka táto energia sa v tele rozptýli ako teplo - je to bohatý potenciálny zdroj, ktorý sa dá zachytiť na iné účely. Použitie termoelektrických generátorov však musí prejsť riešením (pretože fungujú vlastne na teplotné rozdiely) a my ľudia si zvyčajne udržiavame v tele pomerne konštantnú teplotu, takže aj keď rozdiely existujú, nie sú tak veľké, aby generovali veľké množstvo elektriny. Riešením sa zdá kombinácia s tým, že naše telo je zároveň vystavené aj relatívne chladnému vzduchu. Výsledky by mohli byť použité napríklad na napájanie náramkových hodiniek, alebo iných bezdrôtových zdravotných monitorov, implantátov, či stimulátorov hlbokého mozgu na liečenie porúch, ako je napríklad Parkinsonova choroba.
Statický a dynamický efekt.
Vedci sa tiež snažia využiť rovnaký efekt, ktorý stojí za každodennou statickou elektrinou na napájanie zariadení. Keď sa dva rôzne materiály opakovane dotknú, alebo sa o seba navzájom trú, povrch jedného materiálu môže „ukradnúť“ elektróny z povrchu druhého, pričom sa hromadí náboj, čo je jav známy ako „tribo-elektrina“. Kľúčovou výhodou tribo-elektriny je, že takmer všetky materiály, prírodné aj syntetické, sú schopné ju vytvoriť, čo dáva výskumníkom široké spektrum možností, z ktorých môžu navrhovať pomôcky. Zdá sa že táto oblasť bude mať v budúcnosti rozmach. Na použitie v tribo-elektrických zariadeniach vedci experimentujú s rôznymi formami a textúrami.
Vedci napríklad skúšali mriežky z kociek pripomínajúcich mikroskopické mestské bloky, polia nano-drôtov pripomínajúce bambusové lesy a polia pyramíd pripomínajúce tie nájdené v Gíze. Aj keď sa to na prvý pohľad zdá ako bláznovstvo, v skutočnosti pokrytie povrchu pyramídami môže zvýšiť množstvo elektriny vygenerovanej päťkrát v porovnaní s tým, keď ide iba o plochý plech. Kardiostimulátory, monitory srdca a ďalšie implantovateľné prístroje tribo-elektricky napájané dýchaním a tlkotom srdca už boli úspešne otestované na potkanoch, králikoch a ošípaných. Skúmajú dokonca, či by nebolo možné v tele použiť tribo-elektricitu na stimuláciu bunkového rastu a zlepšenie hojenia rán a pokračujú v experimentoch s tribo-elektrinou na nervovej stimulácii. Už dávno existujú tribo-elektricky napájané nositeľné zariadenia (pružný pás) ktoré dokážu dobíjať lítium-iónové batérie. Mechanická energia našich každodenných ľudských pohybov sa takto dokáže premeniť na elektrinu.
Krv a pot
Ďalšia stratégia sa spolieha na zariadenia známe ako bio-palivové bunky, ktoré vyrábajú elektrinu chemickými reakciami medzi enzýmami a molekulami paliva, ktoré sú v tele, ako je glukóza v krvi, alebo sú z tela uvoľňované, ako je laktát vylučovaný v pote.
Napríklad enzým celobióza dehydrogenáza z huby „Phanerochaete sordida“ môže štiepiť cukry a generovať elektrický prúd, keď sa nalepí na uhlíkové trubice široké iba niekoľko nanometrov (milióntiny metra). Ale výber enzýmu sa zatiaľ ukazuje ako zložitý. Napríklad zatiaľ čo niekoľko skupín vedcov zistilo, že glukózooxidáza môže vyrábať elektrinu v bunkách biopalív implantovaných laboratórnym potkanom, tento enzým tiež generuje peroxid vodíka (bežné bielidlo), čo môže zhoršiť výkon zariadenia a pre naše ľudské telo môže mať dlhodobo škodlivé účinky.
Vo Francúzsku vytvorili biopalivový článok na báze uhlíkových nano-rúrok potiahnutých enzýmom, ktorý má objem zhruba iba pol čajovej lyžičky. Pri implantácii potkanom dokázal z cukru v krvi vyrobiť dostatok elektriny na napájanie LED alebo digitálneho teplomeru. Pokusy tiež ukázali, že bunky biopalív tkané do odevov, ako sú čelenky a náramky, môžu ľahko generovať dostatok elektriny z chemických reakcií s potným laktátom na napájanie hodiniek (zatiaľ).
Spoločnosť Panasonic už dlho napríklad skúma použitie ľudskej krvi na napájanie elektrických zariadení. Skúma, ako by krv mohla štiepiť cukry, aby vyrábali energiu a generovala energiu pre ľudské telo. Ak to bude úspešné, tak tento typ „ľudskej batérie“ by v konečnom dôsledku mohol napríklad napájať nejaké „nano-zariadenia“ implantované do nášho tela.
Pokiaľ mi je známe, žiadne z týchto zariadení žiaľ ešte na bežnom trhu nie je. Ale dlho to asi trvať nebude, veď veda pokračuje, konkurencia nespí a trh čaká...
V budúcnosti sa predpokladá že zariadenia na získavanie energie budú prispôsobené nášmu telu ešte lepšie. Vedci napríklad už dávno pracujú aj na rozpustiteľných verziách takýchto zaradení.
Predstavte si napríklad takú budúcnosť.....
Máte vo vnútri svojho tela vložené nejaké, pre Vás mimoriadne potrebné a užitočné zariadenie a potom, keď už prestane fungovať tak ako má, alebo ho už nepotrebujete, sa buď automaticky, alebo na Váš, či doktorov príkaz vo vašom tele – vo vašich telesných tekutinách samé rozpustí ďalej na molekulárnu úroveň. A nemusíte ísť na žiadnu operáciu kde Vám budú otvárať hrudník, aby Vám ho mohli vytiahnuť: - Také biologicky odbúrateľné materiály existujú, napríklad taký hodváb a oxid zinočnatý, ktoré sa môžu časom rozpadnúť.
Takže ako to teda nakoniec je?
Sme teda my ľudia niečo naozaj ako miniatúrny Matrix?
Zopakujem to ešte raz, nie je to asi úplne vylúčené, a niekedy sa to zdá aj pravdepodobné, ale asi je to nejaký iný Matrix.
Z pohľadu vnímania makro-sveta sme síce úbohé tvory, ale keď sa pozrieme do mikro-sveta – uvidíme tam iný obraz.
Napríklad už spomenutý ľudský mozog. Vlastne je to svojim spôsobom tiež aj batéria, alebo lepšie povedané, kolekcia približne 80 miliárd batérií.
Každý neurón – teda funkčná jednotka nervového systému, nervová bunka, nervová bunka, ktorá vysiela a prijíma elektrické impulzy a ktorá má v mozgu schopnosť akumulovať náboj cez svoju bunkovú membránu, čo vedie k malému, ale zmysluplnému napätiu. Potenciálna energia medzi dvoma bodmi vo vesmíre, ktorú je možné pocítiť .... Priemerný neurón obsahuje kľudové napätie približne 70 milivoltov alebo 0,07 voltu.
To je dosť málo v porovnaní s 1,5 V v AA batérii alebo 220 V v zásuvke.
Zaujímavé však je, že aj keď sa 70 milivoltov môže javiť ako bezvýznamných, mikroskopická mierka, v ktorej sa vyskytujú, je fascinujúca. Napätie je definované ako elektropotenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi. V prípade batérie AA sa tento potenciálny rozdiel meria medzi hornou (+) a spodnou časťou (-) batérie a je spôsobený prebytkom záporného náboja na zápornom póle. V neuróne sa tento rozdiel potenciálov meria cez lipidovú dvojvrstvu a intracelulárna strana je všeobecne negatívnejšia. Normálne je lipidová dvojvrstva hrubá okolo 5 nanometrov, čo znamená, že rozdiel potenciálu 70 milivoltov je vzdialený iba 5 × 10–9 metrov. Naproti tomu póly batérie AA sú na každom konci batérie a sú od seba vzdialené 5 centimetrov (5 × 10-2 metrov).
Ak existuje rozdiel potenciálov medzi dvoma samostatnými bodmi, napríklad rozdielom potenciálov cez lipidovú dvojvrstvu neurónu, vytvorí sa elektrostatické pole. Skvelým príkladom elektrostatického poľa je pole generované medzi mrakmi na oblohe a zemou počas búrky. Toto pole je tvorené rozdielom v náboji, ktorý sa vyvíja medzi mrakmi a povrchom Zeme. Ak je toto pole príliš silné, iskra elektriny vystrelí cez medzeru medzi kladným a záporným pólom a stane sa bleskom!
Ako by sme mohli porovnať drobučký neurón so svojimi 70 milivoltami s úžasnou silou úderu blesku? Môžeme jednoducho vypočítať elektrostatickú silu cez lipidovú dvojvrstvu, aby sme to zistili. Vieme, že napätie cez membránu neurónu je 0,07 Voltu a priemerná hrúbka membrány je 5 nanometrov.
A výsledok? Neuveriteľných 14 miliónov Voltov na meter! To je viac ako štvornásobok elektrostatickej sily potrebnej na produkciu blesku počas búrky! Takže keď sa vrátime k tvrdeniu Morfea z filmu Matrix, tak to nie je až tak úplný nezmysel. Ale ešte bláznivejšia predstava je, že každá z týchto 80 miliárd batérií v našom mozgu obsahuje štvornásobok elektrostatickej sily, ktorá zvyčajne vedie počas búrky k blesku!
Takže ten film Matrix nakoniec nebol až taká úplná fanstamagória....
Vyzerá to teda asi tak, že naše ľudské telo zrejme nie je baterka pre nejaký iný veľký Matrix, ale skôr naopak, že sa zdá akoby samotné naše telo bolo akýmsi miniatúrnym Matrixom.
Uvidíme, veda pokročí a možno sa to niekedy v budúcnosti dozvieme.
