Investigadores en China han diseñado baterías flexibles que pueden funcionar con líquidos inspirados en el cuerpo, como solución salina IV normal y medio de cultivo celular. En su trabajo, publicado el 10 de agosto en la revista Chem, los autores diseñaron alternativas a las baterías de iones de litiocentrándose en las demandas de tensión mecánica de la electrónica portátil como los relojes inteligentes y los requisitos de seguridad de la electrónica implantable.
"Las baterías actuales como las de iones de litio usadas en implantes médicos generalmente tienen formas rígidas", dice el coautor principal Yonggang Wang, profesor de química en la Universidad de Fudan y el Centro de Innovación Colaborativa de Química para Materiales Energéticos ". Además,la mayoría de las baterías flexibles informadas se basan en electrolitos orgánicos inflamables o corrosivos, que presentan riesgos de seguridad y una biocompatibilidad deficiente para los dispositivos portátiles, y mucho menos los implantables ".
Las medidas de seguridad para baterías portátiles e implantables generalmente han implicado un refuerzo estructural para evitar que se filtren productos químicos peligrosos. En cambio, los investigadores, dirigidos por Wang y el profesor de ciencias macromoleculares Huisheng Peng, cambiaron esos líquidos tóxicos e inflamables por sodio barato y ambientalmente consciente.-ion soluciones. Entre esas soluciones había dos biocompatibles adecuadas para dispositivos implantables, dado que no suponen ningún daño para la superficie o el interior del cuerpo. Aunque la fuga de electrolitos aún no es deseada, su peligro se minimiza mediante el uso de la solución salina normalsolución bombeada al cuerpo en la mayoría de los tratamientos intravenosos o en un medio de cultivo celular que contiene aminoácidos, azúcares y vitaminas además de iones de sodio y, por lo tanto, imita el líquido que rodea las células humanas.
Liberados de los problemas de fugas, que pueden requerir tanto material protector que las baterías se vuelven voluminosas e inamovibles, los investigadores diseñaron dos tipos de baterías flexibles: una batería en forma de "correa" 2D para la cual adhirieron películas delgadas de electrodos a una red defilamentos de acero y una batería en forma de fibra 1D para la cual incrustaron nanopartículas de material de electrodo alrededor de una columna vertebral de nanotubos de carbono. Además de probar fluidos biocompatibles, los autores también probaron sulfato de sodio ordinario, una solución segura y bastante inerte, como un electrolito líquido adecuado para su usoen dispositivos portátiles externos
Con la solución de sulfato de sodio como electrolito, ambos tipos de batería superaron a la mayoría de las baterías de iones de litio portátiles reportadas en términos de capacidad de carga un indicador de cuánto tiempo puede funcionar una batería sin recargarse y la potencia de salida para su tamaño.Esa actuación se mantuvo cuando los autores doblaron y doblaron las baterías para imitar el impacto de envolver un sensor, reloj o dispositivo similar alrededor del brazo. La capacidad de retención de carga se redujo solo marginalmente para las baterías basadas en cultivo salino y celular,muy probablemente porque tenían un contenido de iones de sodio ligeramente más bajo que la solución de sulfato de sodio.
Una reacción secundaria no deseada que involucra su batería con forma de fibra incluso está apuntando a los investigadores hacia posibles aplicaciones biomédicas. Los mismos nanotubos de carbono que forman el esqueleto de la batería 1D también pueden acelerar la conversión de oxígeno disuelto en iones de hidróxido, un proceso quedaña la efectividad de la batería si no se controla, pero como un proceso independiente cuenta con potencial terapéutico para tratar el cáncer y las infecciones bacterianas.
"Podemos implantar estos electrodos en forma de fibra en el cuerpo humano para consumir oxígeno esencial, especialmente en áreas que son difíciles de alcanzar para los medicamentos inyectables", dice Wang. "La desoxigenación incluso podría eliminar las células cancerosas o las bacterias patógenas ya que sonmuy sensible a los cambios en el pH del entorno vital. Por supuesto, esto es hipotético en este momento, pero esperamos investigar más a fondo con biólogos y científicos médicos ".
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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