Crean una batería que funciona con la energía del cuerpo humano

Desde marcapasos hasta neuroestimuladores, los dispositivos médicos implantables dependen de baterías para mantener, por ejemplo, el corazón latiendo o continuar la terapia seleccionada. Pero las baterías eventualmente se agotan y requieren cirugías invasivas para reemplazarlas. Para abordar estos desafíos, investigadores en China idearon una batería implantable que funciona con oxígeno en el cuerpo. El estudio, publicado en Cell, muestra en ratas que el diseño puede dar energía estable y es compatible con el sistema biológico.

"Si lo piensas bien, el oxígeno es imprescindible para la vida – explica el líder del estudio Xizheng Liu, de la Universidad Tecnológica de Tianjin -. Si podemos aprovechar el suministro continuo de oxígeno en el cuerpo, la duración de la batería no estará limitada por los materiales finitos de las baterías convencionales".

Para construir un dispositivo seguro y eficiente, el equipo de Liu fabricó los electrodos con una aleación a base de sodio y oro nanoporoso, un material con poros miles de veces más pequeños que el ancho de un cabello. El oro es conocido por su compatibilidad con los sistemas vivos y el sodio es un elemento esencial y ubicuo en el cuerpo humano. Los electrodos generan reacciones químicas con el oxígeno del cuerpo para producir electricidad. Para proteger la batería, los investigadores la encerraron dentro de una película de polímero porosa que es suave y flexible.

Luego implantaron la batería debajo de la piel del lomo de ratas y midieron su producción de electricidad. Dos semanas más tarde, descubrieron que la batería podía producir voltajes estables entre 1,3 V y 1,4 V. Aunque la potencia es insuficiente para alimentar dispositivos médicos, el diseño muestra que es posible aprovechar el oxígeno del cuerpo para obtener energía.

El equipo de Liu también evaluó reacciones inflamatorias, cambios metabólicos y regeneración de tejidos alrededor de la batería. Las ratas no mostraron inflamación aparente. Los subproductos de las reacciones químicas de la batería, incluidos los iones de sodio, los iones de hidróxido y los bajos niveles de peróxido de hidrógeno, fueron fácilmente metabolizados por el cuerpo y no afectaron los riñones ni el hígado. Las ratas sanaron bien después de la implantación y el pelo de la espalda volvió a crecer por completo después de cuatro semanas. Para sorpresa de los investigadores, alrededor de la batería también se regeneraron vasos sanguíneos.

“Nos sorprendió la producción de electricidad inmediatamente después de la implantación – añade Liu -. Resultó que teníamos que darle tiempo a la herida para que sanara, para que los vasos sanguíneos se regeneraran alrededor de la batería y suministraran oxígeno, antes de que la batería pudiera proporcionar electricidad estable. Este es un hallazgo sorprendente e interesante porque significa que la batería puede ayudar a controlar la curación de heridas”.

A continuación, el equipo planea aumentar el suministro de energía de la batería, explorando materiales más eficientes para los electrodos y optimizando la estructura y el diseño de esta. De hecho, los usos podrían extenderse más allá de alimentar dispositivos médicos.

“Debido a que las células tumorales son sensibles a los niveles de oxígeno, implantar esta batería que consume oxígeno a su alrededor puede ayudar a matar de hambre a los cánceres – concluye Liu -. También es posible convertir la energía de la batería en calor para matar las células cancerosas. Desde una nueva fuente de energía hasta posibles bioterapias, las perspectivas para esta batería son apasionantes".