Microchips, marcapasos, “interruptores” biológicos… Cada vez son más los dispositivos que pueden y se implantan en el cuerpo humano. Pero todo ellos necesitan una fuente de energía confiable y compatible. Con esto en mente un equipo de científicos de la Universidad de Cambridge ha desarrollado una batería de “gelatina”, blanda y elástica que podrían utilizarse en dispositivos portátiles o en robótica blanda, o incluso implantarse en el cerebro para administrar fármacos o tratar enfermedades como la epilepsia.

Los responsables, liderados por Stephen O’Neill, se inspiraron en las anguilas eléctricas, que aturden a sus presas con células musculares modificadas llamadas electrocitos. La electrónica convencional utiliza materiales metálicos rígidos con electrones como portadores de carga, mientras que las baterías de gelatina utilizan iones para transportar la carga, como las anguilas eléctricas.

Al igual que los electrocitos, los materiales gelatinosos desarrollados por el equipo de O’Neill, tienen una estructura en capas, como las de un Lego pegajoso, que les permite suministrar una corriente eléctrica.

Estas baterías de gelatina autorreparables pueden estirarse hasta más de diez veces su longitud original sin afectar a su conductividad: es la primera vez que se combina tal capacidad de estiramiento y conductividad en un solo material. Los resultados se han publicado en Science Advances.

Las baterías de gelatina están hechas de hidrogeles: redes tridimensionales de polímeros que contienen más del 60 % de agua. Los polímeros se mantienen unidos mediante interacciones reversibles de encendido y apagado que controlan las propiedades mecánicas de la gelatina.

La capacidad de controlar con precisión las propiedades mecánicas e imitar las características del tejido humano hace que los hidrogeles sean candidatos ideales para la robótica blanda y la bioelectrónica; sin embargo, deben ser conductores y elásticos para tales aplicaciones.

“Es difícil diseñar un material que sea a la vez muy elástico y muy conductor, ya que esas dos propiedades normalmente están en desacuerdo entre sí – explica O’Neill -. En general, la conductividad disminuye cuando se estira un material. Normalmente, los hidrogeles están hechos de polímeros que tienen una carga neutra, pero si los cargamos, pueden volverse conductores. Y al cambiar el componente de sal de cada gel, podemos hacerlos pegajosos y aplastarlos en múltiples capas, de modo que podamos desarrollar un potencial energético mayor”.

De este modo, los hidrogeles se adhieren fuertemente entre sí debido a los enlaces reversibles que pueden formarse entre las diferentes capas, utilizando moléculas con forma de barril llamadas cucurbiturilos que son como eslabones moleculares. La fuerte adhesión entre capas proporcionada por estos cucurbiturilos permite que las baterías de gelatina se estiren, sin que las capas se separen y, fundamentalmente, sin ninguna pérdida de conductividad.

Las propiedades de las baterías de gelatina las hacen prometedoras para su uso futuro en implantes biomédicos, ya que son suaves y se amoldan al tejido humano.

“Podemos personalizar las propiedades mecánicas de los hidrogeles para que coincidan con el tejido humano – añade el coautor Oren Scherman -. Dado que no contienen componentes rígidos como el metal, un implante de hidrogel tendría muchas menos probabilidades de ser rechazado por el cuerpo o causar la acumulación de tejido cicatricial”.

Además de su suavidad, los hidrogeles también son sorprendentemente resistentes. Pueden soportar ser aplastados sin perder permanentemente su forma original y pueden autocurarse cuando se dañan.

El equipo de O’Neill está planeando futuros experimentos para probar los hidrogeles en organismos vivos y evaluar su idoneidad para una variedad de aplicaciones médicas.