Investigadores de la Universidad de Oxford han dado un importante paso hacia la realización de baterías blandas en miniatura para su uso en diversas aplicaciones biomédicas, como la desfibrilación y estimulación de tejidos cardíacos. El desarrollo de dispositivos inteligentes diminutos, de menos de unos milímetros cúbicos, exige fuentes de energía igualmente pequeñas. El trabajo se ha publicado en la revista Nature Chemical Engineering.
Dado que los dispositivos biomédicos mínimamente invasivos interactúan con tejidos biológicos, estas fuentes de energía deben fabricarse con materiales blandos. Los expertos apuntan que lo ideal sería que también tuvieran características como alta capacidad, biocompatibilidad y biodegradabilidad, activación por gatillo y posibilidad de control remoto. Y, hasta la fecha, no existe ninguna batería que cumpla todos estos requisitos a la vez.
Para dar respuesta a estos requisitos, investigadores del Departamento de Química y del Departamento de Farmacología de la Universidad de Oxford han desarrollado una batería blanda de iones de litio en miniatura construida a partir de gotitas de hidrogel biocompatibles. El ensamblaje asistido por tensioactivos (ensamblaje asistido por moléculas similares al jabón), una técnica de la que informó el mismo grupo el año pasado en la revista Nature, se utiliza para conectar tres gotitas a microescala de 10 nanolitros de volumen. Las partículas de iones de litio contenidas en cada uno de los dos extremos generan la energía de salida.
“Al incluir partículas magnéticas para controlar el movimiento, la batería también puede funcionar como portador de energía móvil”
Según el Dr. Yujia Zhang, investigador principal del estudio y miembro del del departamento de Química de la Universidad de Oxford, “esta batería de gotas se activa con la luz, es recargable y biodegradable tras su uso. Hasta la fecha, es la batería de iones de litio de hidrogel más pequeña y tiene una densidad energética superior. Utilizamos la batería de gotas para impulsar el movimiento de moléculas cargadas entre células sintéticas y controlar el latido y la desfibrilación de corazones de ratón. Al incluir partículas magnéticas para controlar el movimiento, la batería también puede funcionar como portador de energía móvil”, detalla.
Las pruebas de concepto de los tratamientos cardíacos se llevaron a cabo en el laboratorio del profesor Ming Lei, electrofisiólogo experto en arritmias cardíacas del departamento de Farmacología que explica: “La arritmia cardiaca es una de las principales causas de muerte en todo el mundo. Nuestra prueba de concepto en modelos animales muestra una nueva y apasionante vía de dispositivos inalámbricos y biodegradables para el tratamiento de las arritmias”.
“Se presenta un futuro fantástico para los dispositivos electrónicos biocompatibles que pueden funcionar en condiciones fisiológicas”
Por su parte, el profesor Hagan Bayley del departamento de Química y jefe del grupo de investigación del estudio, apunta que la minúscula batería blanda de iones de litio es la más sofisticada de una serie de paquetes de energía a microescala desarrollados por el Dr. Zhang, y vaticina un “futuro fantástico para los dispositivos electrónicos biocompatibles que pueden funcionar en condiciones fisiológicas”.
Los investigadores han presentado una solicitud de patente a través de Oxford University Innovation. De esta forma, prevén que la minúscula y versátil batería, especialmente indicada para robots a pequeña escala destinados a bioaplicaciones, pueda abrir nuevas posibilidades en diversos ámbitos, incluida la medicina clínica.