Een prachtig staaltje biomimetica: dit artificiële ‘elektro-orgaan’

De sidderaal (Electrophorus electricus) heeft zijn naam niet gestolen. Om prooien te verschalken geeft hij stroomstoten die kunnen oplopen tot 1 ampere en 600 volt, wat zelfs voor mensen dodelijk kan zijn. Tijdens het zwemmen laadt de zoetwatervis, die in Zuid-Amerika voorkomt, zijn ‘batterijen’ weer op.

Zijn ‘elektro-organen’ zijn schoolvoorbeelden van biologische batterijen die alles bezitten wat conventionele, door de mens gebouwde batterijen, niet hebben: flexibiliteit, plooibaarheid en waterbestendigheid – onder één noemer: biocompatibiliteit.

Dat zijn precies de eigenschappen die wetenschappers willen inbouwen in batterijen voor pacemakers, implantaten, biosensoren en zelfs robots. Zwitserse techneuten hebben daarom leentjebuur gespeeld bij Moeder natuur en het elektro-orgaan van de sidderaal nagebouwd. ’t Is te zeggen, ze deden dat met kunstmatige materialen, meer bepaald met flinterdunne membranen opgebouwd uit een hydrogel, een polymeermatrix die voor de rest nagenoeg uit water bestaat.

Het artificiële elektro-orgaan haalt spanningen tot 110 volt en vermogen tot 27 milliwatt per vierkante meter aan membraanoppervlak – let wel dat honderden tot duizenden stukjes membraan op elkaar kunnen gelegd worden, zodat de biologische batterijen zeer klein kunnen worden gemaakt. De hydrogel onderhoudt een ionenstroom opgewekt door het in- en uitvouwen van de membranen.

Het grote belang van het prototype is dat alle gebruikte materialen biocompatibel zijn, waardoor ze zich uitstekend lenen voor implantaten of hybride robots. Of – iets commerciëler – voor de wearable van de toekomst.