Las baterías comestibles no tóxicas podrían algún día alimentar dispositivos ingeribles para diagnosticar y tratar enfermedades. Un equipo informa un nuevo progreso hacia ese objetivo con sus baterías hechas con pigmentos de melanina, que se encuentran naturalmente en la piel, el cabello y los ojos.
Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 252ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society ACS.
"Durante décadas, las personas habían estado imaginando que algún día tendríamos dispositivos electrónicos comestibles para diagnosticar o tratar enfermedades", dice Christopher Bettinger, Ph.D. "Pero si desea tomar un dispositivo todos los días, debepiense en cuestiones de toxicidad. Es entonces cuando tenemos que pensar en materiales derivados biológicamente que podrían reemplazar algunas de estas cosas que podría encontrar en un RadioShack ".
Hace unos 20 años, los científicos desarrollaron una cámara ingerible que funciona con batería como una herramienta complementaria para las endoscopias. Puede obtener imágenes en el sistema digestivo que son inaccesibles para el endoscopio tradicional. Pero está diseñado para atravesar el cuerpo y serexcretado. Para un solo uso, el riesgo de que la cámara con una batería convencional se atasque en el tracto gastrointestinal es pequeño. Pero las posibilidades de que algo salga mal aumentaría de manera inaceptable si los médicos quisieran usarla con más frecuencia en un solo paciente.
La cámara y algunos dispositivos implantables, como los marcapasos, funcionan con baterías que contienen componentes tóxicos que están ocultos fuera del contacto con el cuerpo. Pero para aplicaciones de baja potencia, repita, como dispositivos de administración de medicamentos que están destinados a ser tragados, nolas baterías tóxicas y degradables serían ideales.
"La belleza es que, por definición, un dispositivo ingerible y degradable está en el cuerpo por no más de 20 horas", dice Bettinger. "Incluso si tiene un rendimiento marginal, lo que hacemos, eso es todo lo que necesita".
Aunque no tiene que preocuparse por la longevidad, la toxicidad es un problema. Para minimizar el daño potencial de futuros dispositivos ingeribles, el equipo de Bettinger en la Universidad Carnegie Mellon CMU decidió recurrir a melaninas y otros compuestos naturales.En la piel, el cabello y los ojos, las melaninas absorben la luz ultravioleta para apagar los radicales libres y protegernos del daño. También se unen y se unen los iones metálicos. "Pensamos que esto es básicamente una batería", dice Bettinger.
Sobre la base de esta idea, los investigadores experimentaron con diseños de baterías que usan pigmentos de melanina en los terminales positivos o negativos; diversos materiales de electrodos como el óxido de manganeso y fosfato de titanio sódico; y cationes como el cobre y el hierro que el cuerpo usa para la normalidadmarcha.
"Encontramos básicamente que funcionan", dice Hang-Ah Park, Ph.D., investigador postdoctoral en CMU. "Los números exactos dependen de la configuración, pero como ejemplo, podemos alimentar un 5 milivatiosdispositivo por hasta 18 horas usando 600 miligramos de material de melanina activa como cátodo ".
Aunque la capacidad de una batería de melanina es baja en relación con el ión de litio, sería lo suficientemente alta como para alimentar un dispositivo ingerible de suministro o detección de drogas. Por ejemplo, Bettinger imagina usar la batería de su grupo para detectar cambios en el microbioma intestinal y responder conuna liberación de medicamento o para administrar estallidos de una vacuna durante varias horas antes de degradarse.
En paralelo con las baterías de melanina, el equipo también está fabricando baterías comestibles con otros biomateriales como la pectina, un compuesto natural de plantas que se usa como agente gelificante en mermeladas y jaleas. A continuación, planean desarrollar materiales de embalaje que entreguen de manera segurala batería al estómago
No se sabe con certeza cuándo se incorporarán estas baterías a los dispositivos biomédicos, pero Bettinger ya ha encontrado otra aplicación para ellas. Su laboratorio usa las baterías para probar la estructura y la química de los pigmentos de melanina para comprender mejor cómo funcionan.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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