文章專區

在系列電影《不可能的任務》（Mission: Impossible）中，由湯姆・克魯斯（Tom Cruise）飾演的超級間諜韓特（Ethan Hunt）接到上級命令，製造各種可在五秒內自毀的裝置。現實生活中，電子產品真能如此這般，化為無物嗎？美國賓漢頓大學（Binghamton University）電子與電腦工程系教授崔錫欣（Seokheun Choi，音譯）與研究團隊，利用人們所熟悉的益生菌，為這種可以「被消失」的電池開啟一扇大門，研究發表於Small期刊。

過去20多年來，崔錫欣不斷研究一次性「紙電子裝置」（papertronics），而在瞬態電子（transient electronics，讓材料、裝置、系統能在穩定運作期間分解，且殘留量極少或不可追蹤的技術）產品中，最困難的莫過於電池。雖然過往有以微生物為基礎的生物電池，能利用幾乎無所不在的微生物作為天然生物催化劑，但分解後仍有有毒物質留存的風險。為此，崔錫欣與研究團隊歸納、統整過往的生物電池研究經驗，打造出「不可能的電池」，主角就是在保健品產業行之有年的益生菌。新聞稿中崔錫欣打趣道，每當在會議上報告時，人們總會問他：「你用細菌做電池，真的安全嗎？」而這個眾所周知的產電細菌，生物性防護層級（biosafety level）為第一級，是最安全的級別。

起初，這項研究的第一作者樂傑（Maryam Rezaie）仍心存疑慮，不確定是否益生菌能發電。為了揭開這個謎團，研究團隊展開各項實驗。「一開始的結果並不樂觀，但我們沒有放棄。我們為利用聚合物和奈米顆粒，設計出可能更合適細菌的電極表面，理論上可以改善益生菌的電催化行為，並增強活性。」報導中樂傑道出團隊研製這款電池的艱辛歷程。改良後的電極多孔又粗糙，為細菌的附著和生長提供相當不錯的條件，提高了微生物的產電能力。可溶性材質的紙上塗有一層酸鹼值敏感的聚合物，它只能在汙染區域或人體消化系統等酸性環境中運作，此舉增加了電壓輸出並延長電池的使用壽命。

儘管新電池所產生的電能不大，但崔錫欣表示這些實驗能視為未來發展此一概念的證據，未來也必須進一步研究哪些益生菌含有「電基因」，以及如何改善發電效果。此外，未來團隊希望將單個生物電池串聯或並聯，以提高功率。

新聞來源
Rezaie, M. et al. (2025). Dissolvable Probiotic‐Powered Biobatteries: A Safe and Biocompatible Energy Solution for Transient Applications