Home
  
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
เซลล์เทียม เลียนแบบปลาไหลไฟฟ้า PDF พิมพ์

กายวิภาคของปลาไหลไฟฟ้า ในภาพบนแสดงชั้นของเซลล์ electrocyte ซึ่งเชื่อมกันเป็นอนุกรมเพื่อสร้างศักย์ไฟฟ้า และเชื่อมแบบสวนทางกัน เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า ในภาพที่สองแสดงเซลล์หนึ่งเซลล์กับช่องทางไอออนและปั๊มที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ในรูปสุดท้ายแสดงรายละเอียดของช่องทางนั้น ซึ่งเป็นหนึ่งในหน่วยย่อยของโมเดลในงานวิจัย

     การประยุกต์การออกแบบเครื่องมือวิศวกรรมแบบใหม่ไปสู่หนึ่งในหน่วยย่อยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต โดยนักวิจัยอ้างว่าเซลล์เทียมนั้นไม่เพียงแต่จำลองพฤติกรรมการปล่อยไฟฟ้าของเซลล์ปลาไหลไฟฟ้าได้ แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพนั้นด้วย เซลล์เทียมของปลาไหลไฟฟ้านั้นสามารถนำมาเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องปลูกถ่ายทางการแพทย์หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าเล็ก ๆ ชิ้นอื่น ๆ

     ช่องในเซลล์ของปลาไหลไฟฟ้าที่มีความพิเศษในการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าสูงถึง 600 โวลต์ โดยเซลล์นั้นมีชื่อว่า electrocyte ซึ่งกลไกนั้นคล้ายกับเซลล์ประสาท เมื่อสารเคมีสื่อประสาทที่มาถึงเซลล์กระตุ้นการเปิดออกของช่องทางที่มีความเฉพาะในเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้ไอออนของเกลือไหลเข้าเซลล์และไอออนของโพแทสเซียมไหลออก การไหลของไอออนทั้งคู่ทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างด้านของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดการเปิดของช่องทางที่เฉพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์มากขึ้น เมื่อผ่านไปยังจุดหนึ่งกลไกดังกล่าวจะเกิดขึ้นอย่างถาวร ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเดินทางผ่านเซลล์ไป ช่องทางที่พิเศษจะปิดลง เปิดให้กลไกอื่นปั๊มเอาไอออนกลับเข้าสู่เซลล์เพื่อให้เข้าสู่ภาวะความเข้มข้นเดิมของไอออน และเซลล์จะกลับเข้าสู่ภาวะพักตัว

    จากการทำงานของนักวิจัยทำให้รู้ว่ามีช่องทางพิเศษนั้นอย่างน้อย 7 แบบ ซึ่งแต่ละแบบนั้นจะเกิดการกระตุ้นได้ต่างกันไม่กี่แบบ อย่างเช่นความหนาแน่นของช่องทางนั้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ประสาทสามารถส่งข้อมูลได้มากกว่าพลังงาน สามารถเกิดขึ้นได้เร็วแต่มีพลังงานต่ำ ในขณะที่ electrocyte มีวงจรการเกิดที่ช้ากว่า มีการส่งพลังงานสูงในช่วงระยะเวลาที่นานกว่า นักวิจัยได้พัฒนาโมเดลที่มีความซับซ้อนจำนวนหนึ่ง เพื่อแสดงการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นไอออนมาเป็นกระแสไฟฟ้าและทดสอบ เพื่อดูความแตกต่างกับข้อมูลงานวิจัยที่เคยตีพิมพ์ออกมา ในเรื่อง electrocyte และ เซลล์ประสาท เพื่อประเมิณความแม่นยำของโมเดลที่สร้างขึ้น นักวิจัยหาวิธีประเมินการปรับให้ระบบเข้าสูงจุดสูงสุดที่จะปล่อยพลังงานออกมาโดยการเปลี่ยนรูปแบบส่วนผสมต่างของเซลล์หลายชนิด

    การคำนวนของนักวิจัยแสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงต่าง ๆ นั้นมีความเป็นไปได้ หนึ่งในการออกแบบเซลล์เทียมเพื่อสร้างพลังงานเพิ่มขึ้น 40% จากการกระตุ้นครั้งเดียวเมื่อเทียบกับเซลล์ธรรมชาติ อีกแบบหนึ่งสามารถให้พลังงานที่ปล่อยออกมาสูงสุดมากว่า 28% ของเซลล์ปกติ ในทางทฤษฎีแล้วการที่เซลล์เทียมเรียงเป็นชั้น ๆ ในทรงรูปบากศ์ขนาด 4 มิลลิเมตร จะมีความสามารถในการปล่อยพลังงานอย่างต่อเนื่องราว ๆ 300 ไมโครวัตต์เพื่อขับเคลื่อนการทำงานอุปกรณ์ชิ้นเล็ก ๆ

    ส่วนประกอบอื่น ๆ ในเซลล์เทียมนั้นรวมถึง เยื่อหุ้มเซลล์เทียมหนึ่งคู่ ที่จะแยกกันด้วยชั้นฉนวนและช่องทางไอออนที่สามารถสร้างขึ้นจากการออกแบบโปรตีน ได้ถูกวิจัยโดยนักวิจัยกลุ่มอื่นแล้ว เหมือนส่วนต่างทางธรรมชาติอย่างเช่นแหล่งสร้างพลังงานของเซลล์ที่สร้างจากไมโตคอนเดรียหรือส่วนหางของแบคทีเรีย


Views: 1450

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 42 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9823285  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!