Redacción
Un grupo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT) han desarrollado una batería biorreabsorbible capaz de generar estimulación eléctrica continua durante un máximo de tres días. Titulado ‘Bioresorbable batteries for transient ingestible bioelectronics’ y publicado en la revista Nature Chemical Engineering, los investigadores demostraron que las baterías, que generan 1,84 voltios, podrían alimentar dos tipos diferentes de dispositivos: una etiqueta RFID que puede trasmitir desde el estómago y una cápsula que produce una pequeña corriente eléctrica que estimula la producción de grelina (la hormona del hambre).
Uno de los retos de esta batería es evitar la toxicidad en el organismo. Actualmente, cuando se ha requerido una fuente de alimentación para algunos dispositivos, se ha utilizado una fuente externa que transmite energía de forma inalámbrica, obtenido energía del trato gastrointestinal o usando pequeñas pilas de botón. En este último caso, por lo general, las pilas suelen contener litio, óxido de plata u otros metales, que podrían representar un riesgo para la seguridad si su revestimiento protector se dañara durante su paso por el tracto gastrointestinal.
La estimulación eléctrica del revestimiento del estómago durante 20 minutos aumentó los niveles de grelina aproximadamente un 50% en pruebas con animales
Para crear una batería más segura y permitir que los sistemas fueran totalmente autónomos sin necesidad de alimentación externa, los investigadores recurrieron a metales que pueden actuar como electrodos pero que son seguros para el consumo humano en pequeñas cantidades: magnesio y trióxido de molibdeno. Para la fabricación de la batería, se utilizó magnesio para el ánodo y trióxido de molibdeno para el cátodo. Asimismo, el sistema de alimentación integra un electrolito de gel líquido iónico y todo el sistema es biorreabsorbible, lo que significa que el cuerpo puede descomponerlo y absorberlo por completo.
Batería en forma de disco y rectangular
Los investigadores diseñaron dos versiones diferentes de la batería para distintas aplicaciones: un disco de 7,5 milímetros de diámetro y una barra rectangular de 24 milímetros de longitud. Posteriormente, se comprobó el comportamiento de los dispositivos en el tracto gastrointestinal, exponiéndolas primero a una solución altamente ácida similar al jugo gástrico. El resultado mostró que las baterías funcionaban con normalidad durante unos tres días, tras lo cual su rendimiento comienza a disminuir gradualmente, hasta descomponerse por completo a las pocas semanas.
Tras esta prueba, los investigadores incorporaron la batería rectangular a un dispositivo biodegradable, diseñado para suministrar una pequeña corriente eléctrica al revestimiento del estómago, que ayuda a estimular las células endocrinas del estómago para que produjera grelina, según se demostró en estudios anteriores. Las pruebas realizadas en animales mostraron que 20 minutos de estimulación en el estómago podían aumentar los niveles de grelina en aproximadamente un 50%.
La batería utiliza magnesio y trióxido de molibdeno como electrodos y se descompone por completo en el organismo en unas pocas semanas
La versión inicial de este dispositivo funcionaba con dos pilas de botón de óxido de plata, similares a las que se utilizan en los dispositivos ingeribles aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA). Al sustituirlas por las nuevas pilas de óxido de magnesio-molibdeno, los investigadores lograron que casi todo el dispositivo (a excepción de la placa de circuito impreso) fuera biorreabsorbible. Los componentes que no se absorben pueden ser eliminados a través del tracto gastrointestinal.
Dispositivos RFID
Posteriormente, los investigadores incorporaron la batería a un dispositivo RFID, diseñado para ayudar a los pacientes a seguir sus horarios de medicación. Esta cápsula puede transmitir su ubicación desde el tracto gastrointestinal mediante una etiqueta RFID biorreabsorbible fabricada con molibdeno y celulosa. Las pruebas realizadas en animales demostraron que las etiquetas RFID podían alimentarse eficazmente con una batería biorreabsorbible en forma de disco. Con esta nueva batería, el dispositivo podía transmitir de forma continua desde el tracto gastrointestinal y con un mayor alcance (hasta 1,5 metros).
Con este hallazgo, “los beneficios son dobles: por un lado, la capacidad de ser biorreabsorbible, pero también el potencial de minimizar el impacto ambiental, ya que los materiales también se degradarán en el medio ambiente”, afirma Giovanni Traverso, profesor de ingeniería mecánica en el MIT, gastroenterólogo en el Hospital Brigham and Women’s y miembro asociado del Instituto Broad del MIT y Harvard.
