Para abordar estos desafíos, investigadores en China idearon una batería implantable que funciona con oxígeno en el cuerpo. El estudio, publicado el 27 de marzo en la revista Chem , muestra que en ratas el diseño de prueba de concepto puede proporcionar energía estable y es compatible con los sistemas biológicos.

"Si lo piensas bien, el oxígeno es la fuente de nuestra vida", dice el autor correspondiente Xizheng Liu, especializado en materiales y dispositivos energéticos en la Universidad Tecnológica de Tianjin. "Si podemos aprovechar el suministro continuo de oxígeno en el cuerpo, la duración de la batería no estará limitada por los materiales finitos de las baterías convencionales".

Para construir una batería segura y eficiente, los investigadores fabricaron sus electrodos con una aleación a base de sodio y oro nanoporoso, un material con poros miles de veces más pequeños que el ancho de un cabello. El oro es conocido por su compatibilidad con los sistemas vivos y el sodio es un elemento esencial y ubicuo en el cuerpo humano. Los electrodos sufren reacciones químicas con el oxígeno del cuerpo para producir electricidad. Para proteger la batería, los investigadores la recubrieron dentro de una película de polímero poroso que es suave y flexible.

Luego, los investigadores implantaron la batería debajo de la piel del lomo de ratas y midieron su producción de electricidad. Dos semanas más tarde, descubrieron que la batería podía producir voltajes estables entre 1,3 V y 1,4 V, con una densidad de potencia máxima de 2,6 µW/cm ² . Aunque la potencia es insuficiente para alimentar dispositivos médicos, el diseño muestra que es posible aprovechar el oxígeno del cuerpo para obtener energía.

El equipo también evaluó reacciones inflamatorias, cambios metabólicos y regeneración de tejidos alrededor de la batería. Las ratas no mostraron inflamación aparente. Los subproductos de las reacciones químicas de la batería, incluidos los iones de sodio, los iones de hidróxido y los bajos niveles de peróxido de hidrógeno, fueron fácilmente metabolizados por el cuerpo y no afectaron los riñones ni el hígado. Las ratas sanaron bien después de la implantación y el pelo de la espalda volvió a crecer por completo después de cuatro semanas. Para sorpresa de los investigadores, los vasos sanguíneos también se regeneraron alrededor de la batería.

"Nos sorprendió la inestabilidad de la producción de electricidad inmediatamente después de la implantación", dice Liu. "Resultó que teníamos que darle tiempo a la herida para que sanara, para que los vasos sanguíneos se regeneraran alrededor de la batería y suministraran oxígeno, antes de que la batería pudiera proporcionar electricidad estable. Este es un hallazgo sorprendente e interesante porque significa que la batería puede ayudar a monitorear curación de heridas."

A continuación, el equipo planea aumentar el suministro de energía de la batería explorando materiales más eficientes para los electrodos y optimizando la estructura y el diseño de la batería. Liu también señaló que la producción de la batería es fácil y que la elección de materiales rentables puede reducir aún más el precio. La batería del equipo también puede tener otros usos más allá de alimentar dispositivos médicos.

"Debido a que las células tumorales son sensibles a los niveles de oxígeno, implantar esta batería que consume oxígeno a su alrededor puede ayudar a matar de hambre a los cánceres. También es posible convertir la energía de la batería en calor para matar las células cancerosas", dice Liu. "Desde una nueva fuente de energía hasta bioterapias potenciales, las perspectivas de esta batería son apasionantes."