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Baterías biodegradables para dispositivos médicos inteligentes

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Se han creado prototipos de baterías que se disuelven en el cuerpo y podrían dar energía a dispositivos comestibles

  • por Katherine Bourzac | traducido por Lía Moya
  • 23 Diciembre, 2013

Unas baterías fabricadas con pigmentos de la tinta de la sepia pueden servir como fuentes de energía comestibles y solubles para nuevos tipos de dispositivos médicos. Investigadores dirigidos por el científico de los materiales de la Universidad Carnegie Mellon (EEUU), Christopher Bettinger, han hecho una demostración de la nueva batería. "En vez de usar litio y electrolitos tóxicos que funcionan muy bien pero no son biocompatibles, escogimos materiales sencillos de origen biológico", explica Bettinger.

Los materiales de los que están hechas las baterías convencionales no son seguros dentro del cuerpo a menos que vayan encapsulados en aparatosas fundas protectoras que hay que acabar retirando quirúrgicamente. Un dispositivo electrónico que se pudiera tragar o implantar en el cuerpo sin producir daños podría hacer un seguimiento de la curación de heridas y de la progresión de las enfermedades, administrar fármacos y permitir la creación de sensores y estimuladores neurológicos y cardiovasculares más sensibles.

El prototipo de batería de ión-sodio de los investigadores de Carnegie Mellon usa la melanina de la tinta de la sepia para el ánodo y óxido de manganeso como cátodo. Todos los materiales de la batería se descomponen en componentes no tóxicos dentro del cuerpo.

El grupo de Carnegie Mellon está trabajando en electrónica comestible que se pueda tragar como una pastilla. Estas medicinas electrónicas podrían permitir a los médicos administrar fármacos con proteínas sensibles -que se suelen destruir en el estómago- oralmente en vez de hacerlo mediante una inyección. Así, terapias como las de la artritis, que actualmente hay que administrar por vía intravenosa en el hospital, serían mucho más fáciles de administrar. Las pastillas inteligentes podrían, según Bettinger, portar sensores y circuitos y liberar los fármacos sólo después de haber pasado el agresivo entorno del estómago y llegado al intestino, donde los fármacos serían absorbidos por el cuerpo. Los atletas también podrían usar electrónica comestible para hacer un seguimiento de su temperatura corporal y otras medidas.

El rendimiento de las baterías de melanina no es comparable con el de las de ión-litio, pero no por eso dejan de ser útiles, afirma Bettinger, quien fue uno de los innovadores menores de 35 de MIT Technology Review en 2011. Ahora mismo los prototipos, descritos en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, proporcionan la energía suficiente como para hacer funcionar sensores sencillos. Bettinger explica que están trabajando para mejorar el rendimiento energético y la capacidad de almacenaje experimentando con distintas formas de melanina.

El grupo de Bettinger no es el primero en proponer pastillas electrónicas. Unas cuantas empresas, entre ellas Olympus, ya fabrican cápsulas que contienen cámaras; pero este tipo de sistemas que usan componentes electrónicos y ópticos tradicionales para sacar imágenes del sistema digestivo, no se pueden tragar normalmente, explica Bettinger.

Otra empresa, Proteus Digital Health de Palo Alto, California (EEUU) produce un sistema personal de seguimiento de la salud que incluye pastillas que contienen etiquetas identificativas. Un pequeño chip que almacena un número de identificación se mete entre dos láminas de metal que funcionan como una batería parcial, algo que el director tecnológico de la empresa, Mark Zdeblick, denomina "pila biogalvánica". Cuando uno se traga la pastilla, los metales entran en contacto con iones en el estómago, activando el dispositivo al permitir que la corriente fluya entre las láminas de metal. El chip modula la corriente que fluye entre las láminas para producir un débil campo eléctrico que detecta un parche que lleva el paciente. Esto permite a la gente y a los profesionales sanitarios vigilar cuándo se toman sus medicamentos.

El investigador de materiales John Rogers, que fabrica electrónica biodegradable en la Universidad de Illinois (EEUU) afirma que hará falta más energía para producir dispositivos electrónicos comestibles e implantables más sofisticados, y una forma de hacerlo es con baterías completas como las de Bettinger.

Rogers también está trabajando en baterías biodegradables para uso médico. En un artículo que se publicará en la revista Advanced Materials, su equipo describe baterías hechas de los metales solubles y oligoelementos magnesio y molibdeno. Según Rogers, las baterías biodegradables permitirán a "dispositivos que entran en el cuerpo vigilar la curación de las heridas, administrar las terapias necesarias y desaparecer naturalmente después de que la herida esté completamente curada, eliminando por lo tanto un estrés innecesario para el cuerpo".

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