[发明专利]仿生人工膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及依照生物学过程开发的装置。

背景技术

提供可持续能源正变为一项越来越多的人设法解决的重要议题。

公认的是，化石能源将不足以响应全球范围内对能源逐渐增加的需要。

如此，已经开发了一些备选办法来通过更可持续的办法替换、或至少增 援目前产生能量的方式。

如此，一些开发已经聚焦于诸如水力、风力或太阳能等办法。此类办法 是非常鼓舞人心的，因为它们能够产生大量的能量，但是它们也具有极依赖 于气候条件的限制。另外这些办法的操作相对于目前的化石办法是非常昂贵 的，因此目前的化石办法是占主导地位的。

如此已经提出了聚焦于纳米技术作为新办法的途径。

公认的是，从活生物体的化学内容物收获能量是关键的议题，以便向设 计用于实施诊断或治疗作用的微观或纳米系统提供持久的能量供应，特别在 不得不替换衰竭器官的情况中。

因此，本发明的目的是提出一种用于解决这些能量问题的新办法。更明 确地，本发明旨在提出一种可潜在植入活生物体内的可持续产生能量的纳米 技术装置。

发明内容

为了达到上文所提及的目的，本发明提出一种仿生膜装置，如权利要求 书中所定义的。

具体地，本发明涉及一种装置，其包含壳体(casing)和该壳体内安排的仿 生人工膜以形成两间不同的室，其中每间室是为了封装给定组成的液体而提 供的，且其中所述仿生人工膜包含用于支持脂膜的半透膜，所述脂膜包含成 层排列的多个脂质分子，并至少包含转运蛋白，所述转运蛋白适合于所述液 体的离子和/或分子在所述两室之间的转运。

此仿生膜装置的优选但非限制性的方面如下：

-所述脂膜包含以双层排列的多个脂质分子；

-所述转运蛋白选自Na⁺/K⁺交换剂、Na⁺/H⁺交换剂、Na⁺/葡萄糖交转 运蛋白、HCO₃^-/Cl^-交换剂、尿素转运蛋白、被动葡萄糖通道、水通道蛋白、 被动离子通道(如短杆菌肽A离子通道或缬氨霉素离子通道、或从活细胞分离 的更复杂的离子通道蛋白)、镉转运蛋白、菌紫红质、或其组合；

-所述脂膜包含两种不同转运蛋白，或超过两种不同转运蛋白；

-所述仿生人工膜进一步包含聚电解质膜；

-所述装置进一步包含在所述脂膜两侧均安排的电极；

-所述仿生人工膜包含两个脂膜和在所述两个脂膜之间安排的电活 性聚合物膜；

-所述支持膜对于所述液体组合物的任何离子和/或分子是可透过的；

-所述支持膜是多孔聚合物、硅或石墨烯(graphene)膜；

-每间室包含用于为该室注入所述给定成分的液体的入口；

-每间室包含用于将所述液体排出该室的出口；

-两室都包含具有相同组成且具有相同离子和/或分子浓度的相同液 体；

-所述室之一进一步包含适合于激活用所述转运蛋白在两室之间转 运所述液体组合物的离子和/或分子的物质，所述供激活用的物质例如是三磷 酸腺苷或本领域任何技术人员知道的能够激活转运蛋白分子的任何其它药 物和/或分子；

-所述室之一进一步包含适合于抑制用所述转运蛋白在两室之间转 运所述液体组合物的离子和/或分子的物质；

-所述室之一进一步包含对如下物质起作用的酶，所述物质的转运由 所述受转运的分子或离子的特征决定，例如所述酶是葡萄糖氧化酶，而所述 物质是葡萄糖；

-所述室的壁由硅制成，其部分是多孔硅；

-所述室具有小于1cm³的容积；

-所述膜具有小于100nm，且优选小于20nm的厚度。

本发明还涉及一种燃料电池，其包含上文所描述的装置，其中所述装置 适合于产生pH梯度，且其中所述燃料电池包含用于将所述pH梯度转换成能 量的手段。对于此类燃料电池，所述装置可以包含包括Na⁺/H⁺转运蛋白的仿 生人工膜，且其中所述液体包含NaCl。

附图说明