Cấy ghép máy móc vào côn trùng - Tương lai mới cho công nghệ điệp viên?

Các cuộc nghiên cứu đầu tư và phát triển một dạng côn trùng máy để sử dụng cho mục đích siêu gián điệp đã được tiến hành trong một thời gian dài, hầu hết các nghiên cứu này đều tập trung vào việc sử dụng pin, năng lượng mặt trời hoặc máy phát điện loại nhỏ để biến đổi những chuyển động của côn trùng thành năng lượng cung cấp cho các thiết bị điện tử được gắn liền với các loài côn trùng. Hiện tại một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Case Western Reserve đã chế tạo ra một thiết bị cung cấp năng lượng dựa trên quá trình phân giải thức ăn của côn trùng.

>>> Thiết bị cảm biến sử dụng điện năng từ hóa chất bên trong côn trùng

Với lý do cho rằng việc sử dụng những con côn trùng thực sự sẽ dễ dàng và ít tốn kém hơn rất nhiều so với việc phải đầu tư nghiên cứu lại từ đầu nhằm tạo ra một thiết bị có khả năng hoạt động như những con côn trùng, nhóm nghiên cứu của đai học Case Western Reserve bao gồm chàng sinh viên đã tốt nghiệp Michelle Rasmussen, giáo sư sinh học Roy E. Ritzmann, giáo sư hóa học Irene Lee và nghiên cứu sinh học trợ lý Alan J. Pollack đã cùng với nhau phát triển một tế bào nhiên liệu sinh học cấy ghép có khả năng cung cấp năng lượng thông qua rất nhiều cảm biến khác nhau cho các thiết bị điện tử được cấy ghép vào một con côn trùng.

Để chuyển đổi những năng lượng hóa học trên những con côn trùng thành năng lượng điện, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai enzyme theo dạng chuỗi để cấu thành nên cực dương. Enzyme thứ nhất sẽ phá vỡ các liên kết đường trehalose, loại đường mà côn trùng tạo ra từ thức ăn thành hai phân tử đường đơn (monosaccaride). Trong khi đó thì enzyme thứ hai sẽ có nhiệm vụ oxy hóa các phân tử đường đơn monosaccarides và giải phóng ra các electron. Các phân tử điện này sẽ chuyển dịch ra khỏi cực dương, diễn ra song song với quá trình này sẽ là quá trình tạo từ không khí hoặc nước.

Sau các thử nghiệm với giải pháp tách đường trehalose, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm trên côn trùng. Họ đã cấy ghép một trong những điện cực nguyên mẫu của mình vào bên trong một xoang máu thuộc một cơ quan quan trọng của các con gián cái. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết những con gián này phục hồi và thích nghi rất nhanh.

Giáo sư sinh học Ritzmann giải thích: "Các loài côn trùng đều có một hệ thống tuần hoàn mở vì thế mà áp suất trong máu của chúng không cao. Do đó mà chúng không giống như những loài động vật có xương sống vì khi chúng ta đưa một thiết bị điện tử vào một tĩnh mạch hoặc một động mạch (có áp suất máu rất cao) của động vật có xương sống thì sẽ gây nguy hiểm cho mạch máu. Nhưng điều này lại không ảnh hưởng nhiều đến những con côn trùng".

Bằng cách sử dụng một công cụ có tên gọi "potentiostat", nhóm nghiên cứu đã xác định được công suất tối đa mà các tế bào nhiên liệu có thể đạt được từ 100 đến 450 microwatts cho một cm vuông với dòng điện 0,2 volt.

Trong thời gian tới các nhà nghiên cứu sẽ nỗ lực nghiên cứu để có thể thu nhỏ hơn nữa các tế bào nhiên liệu này giúp cho việc cấy ghép vào các con côn trùng được dễ dàng mà vẫn đảm bảo cho sự hoạt động bình thường của chúng nó. Họ cũng đang làm việc với các nhà nghiên cứu khác nhằm tạo ra một loại máy phát tín hiệu sử dụng ít năng lượng và một loại pin siêu nhỏ có thể sạc lại để cấy ghép vào hệ thống này.

"Các hệ thống được lắp đạt lên các con côn trùng này có thể hoạt động một cách liên tục", Scherson, một thành viên trong nhóm nghiên cứu cho hay: "Một con côn trùng được trang bị loại cảm biến có thể xác định được lượng khí độc hại có trong một căn phòng, phát sóng phát hiện rồi phát đi những tín hiệu kết quả. Sau đó hệ thống này tắt và hoạt động lại sau 1 giờ nữa". Hiện tại thì các nghiên cứu của nhóm những nhà khoa học trường đại học Case Western Reserve đã được công bố trên tạp chí của hội hóa học Mỹ.