Un equipo científico liderado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, ha presentado una batería de papel biorreabsorbible capaz de proporcionar energía a dispositivos electrónicos ingeribles y de degradarse tras desarrollar su tarea. El estudio se ha publicado en la revista Nature Chemical Engineering.

Uno de los principales obstáculos de la medicina electrónica pensada para funcionar en el interior del cuerpo humano es que requiere de baterías convencionales: las pilas alcalinas y de ion-litio dependen de materiales y carcasas que no están diseñados para desaparecer de forma segura en el organismo. En el caso de una fuga, el dispositivo puede causar lesiones graves en el tracto digestivo, según explica Nature.

La propuesta del nuevo estudio cambia el planteamiento desde los materiales. El ánodo está fabricado con una aleación de magnesio y el cátodo utiliza trióxido de molibdeno depositado sobre un soporte de papel, mientras que el sistema incorpora un electrolito iónico biodegradable. El conjunto se protege con ceras naturales, principalmente cera de abeja y cera de candelilla, que retrasan el contacto con los fluidos gástricos y permiten que la batería funcione durante el tiempo necesario.

El resultado es una fuente de alimentación pequeña, flexible y pensada para desaparecer después de su uso. La batería alcanza una tensión de circuito abierto de hasta 1,84 voltios y, en una de sus configuraciones, puede proporcionar una capacidad de 3,5 miliamperios-hora. Los investigadores señalan que estas prestaciones son suficientes para alimentar electrónica de bajo consumo y sistemas destinados a aplicaciones gastrointestinales.

Los especialistas desarrollaron una versión que cabe en una cápsula de gelatina de tamaño estándar y la emplearon para alimentar una etiqueta de identificación por radiofrecuencia (RFID). El sistema permitió transmitir señales desde el interior del tracto gastrointestinal de cerdos, con variaciones de la señal que pueden emplearse para detectar la ingestión y realizar un seguimiento de la adherencia a la medicación. En los ensayos, el sistema de comunicación llegó a registrar señales a varios metros en condiciones controladas.

En una segunda demostración, otra cápsula incorporó la batería para alimentar un sistema de estimulación eléctrica gástrica. En los cerdos, los impulsos provocaron un aumento de los niveles de grelina, una hormona relacionada con la regulación del hambre. Este tipo de dispositivos, conocidos como electrocéuticos, se investigan como una vía para modular funciones biológicas mediante señales eléctricas, en lugar de depender exclusivamente de fármacos.

La tecnología biorreabsorbible ha demostrado su funcionamiento en el estómago de cerdos y podría evitar la retirada de dispositivos ingeribles. / Crédito: Nastya Dulhiier en Unsplash.

La degradación es una parte esencial del diseño. En ensayos con fluido gástrico simulado, los componentes comenzaron a separarse en alrededor de dos semanas y el sistema acabó degradándose por completo a lo largo de varios meses. Los autores explican que el objetivo es evitar que una cápsula ingerible tenga que recuperarse mediante un procedimiento médico y reducir además la generación de residuos electrónicos en el aparato digestivo.

Vale aclarar que los materiales pueden degradarse hasta convertirse en productos procesables fisiológicamente, pero no implica que todos sus componentes puedan clasificarse como alimentos. Además, uno de los circuitos empleados en la demostración terapéutica todavía no es completamente biodegradable.

Hasta ahora, las pruebas se han realizado en cerdos y con grupos pequeños, por lo cual todavía hay que estudiar cómo afectan a la batería factores como el estado alimentario, las variaciones del pH, el moco intestinal o los cambios en la motilidad. Los investigadores ven en este diseño una plataforma para futuras cápsulas capaces de monitorizar, comunicar datos o administrar estimulación durante un período limitado y después desaparecer.

De esta manera, podría estar naciendo una nueva generación de fuentes de energía transitorias: dispositivos médicos que cumplen una misión concreta dentro del cuerpo humano y están diseñados, desde el principio, para disolverse en un tiempo determinado sin dejar secuelas.

Fuente: Levante - EMV