(PhysOrg.com) - Los marcapasos y otros dispositivos médicos implantados requieren corriente eléctrica para funcionar. Cambiar la batería requiere una operación adicional, que es un estrés adicional para el paciente. Un equipo japonés dirigido por Eijiro Miyako en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada ha introducido un enfoque alternativo en la revista. Angewandte Chemie :un convertidor implantable que se puede irradiar simplemente con luz láser a través de la piel.
Los dispositivos bioelectrónicos ayudan a muchos pacientes a vivir más tiempo y a experimentar una mejor calidad de vida. Los marcapasos no son los únicos implantes electrónicos que se utilizan en la actualidad; también existen "marcapasos para el dolor" que alivian el dolor crónico intenso. Estos son neuroestimuladores que envían impulsos eléctricos directamente a la médula espinal para bloquear la vía de señales que transmite el dolor al cerebro. Otro ejemplo es la bomba de drogas implantable, que puede dirigir los analgésicos cerca de la médula espinal o proporcionar insulina a los diabéticos.
Estos implantes electrónicos suelen funcionar con baterías de litio que duran como máximo diez años. Luego, la batería debe cambiarse en otra operación. Por tanto, es deseable una versión recargable. Actualmente hay varias alternativas disponibles, como las células eléctricas que son impulsadas por la glucosa dentro del cuerpo, o dínamos impulsados por músculos. La desventaja es que no se puede controlar la producción de corriente. Otros enfoques operan a través de la generación de corriente electromagnética, pero esto puede interrumpir los dispositivos electrónicos cercanos.
El equipo japonés ha desarrollado ahora una alternativa interesante, un dispositivo que suministra corriente al irradiarse con un láser. En el corazón del sistema hay nanotubos de carbono muy finamente divididos incrustados en una matriz de silicio. Estos absorben la luz láser y convierten la energía luminosa en calor de manera muy eficaz. Esta energía térmica, a su vez, se convierte en corriente eléctrica mediante el diminuto dispositivo. Esto funciona a través del efecto Seebeck:en un circuito eléctrico hecho de dos conductores diferentes, en este caso una disposición especial de materiales semiconductores, una diferencia de temperatura entre los contactos da como resultado un voltaje pequeño. Solo el lado del dispositivo recubierto con el compuesto de nanotubos de silicio / carbono que se irradia se calienta, que proporciona la diferencia de temperatura requerida. Debido a que los nanotubos de carbono se absorben muy bien en un rango de longitudes de onda que pueden atravesar el tejido, el dispositivo, que no tiene por qué ser más grande que un cubo de medio centímetro, se puede implantar debajo de la piel. La irradiación simple debería permitirle generar suficiente voltaje para cargar la batería de un marcapasos u otro dispositivo.
Los investigadores ahora están trabajando para hacer que la conversión de energía del dispositivo sea aún más eficiente y para aumentar su seguridad para aplicaciones médicas.
