24 de agosto de 2016

Baterías que se pueden tragar para dispositivos médicos de diagnóstico y tratamiento

Baterías que se pueden tragar para dispositivos médicos de diagnóstico y tratamiento
BETTINGER LAB

MADRID, 24 Ago. (EUROPA PRESS) -

Disponer de baterías comestibles no tóxicas para dispositivos médicos ingeribles que permitan diagnosticar y tratar enfermedades es un objetivo que está más cerca gracias a los trabajos de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en Pittsburgh (Estados Unidos), que han desarrollado baterías a base de pigmentos de melanina que se encuentran naturalmente en la piel, cabello y ojos.

Estas investigaciones han sido presentadas en la 252 reunión Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química (ACS).

"Durante décadas hemos imaginado que un día existieran dispositivos electrónicos comestibles para diagnosticar o tratar la enfermedad --recuerda Christopher Bettinger, uno de los autores del estudio--. Para ello se tiene que tener en cuenta la toxicidad si se va a tomar habitualmente. Ahí es dónde hay que plantearse qué materiales de origen biológico que podría reemplazar a las cosas que puedes encontrar en una tienda de informática".

Hace unos 20 años, los científicos desarrollaron una cámara ingerible a pilas como una herramienta complementaria para endoscopias, que puede ofrecer imágenes del sistema digestivo que son inalcanzables para el endoscopio tradicional. Así, se diseñó para ser ingerida, a través todo el cuerpo y ser excretada. Es de un solo uso y el problema de que esta cámara, que cuenta con una batería convencional, se quede atascada en el tracto gastrointestinal es pequeño. Los riesgos aumentarían si los médicos quisieran utilizarla con más frecuencia en un único paciente.

Otros dispositivos que funcionan con baterías que contienen componentes tóxicos se mantienen fuera del contacto con el cuerpo, pero sería ideal poder disponer de dispositivos con materiales no tóxicos y biodegradables.

Para minimizar el daño potencial de futuros dispositivos ingeribles, el equipo de Bettinger de la Universidad Carnegie Mellon (CMU) decidió recurrir a la melanina y otros compuestos de origen natural. En la piel, cabello y ojos la melaninas absorbe la luz ultravioleta para eliminar los radicales libres y protegerse de daños. Eso sucede también la unir o separar iones metálicos. "Nos dimos cuenta de que esto es básicamente una batería", explica Bettinger.

Partiendo de esta idea, los investigadores experimentaron con diseños de baterías utilizando pigmentos de melanina, materiales de electrodo como óxido de manganeso y fosfato de titanio de sodio, y cationes como el cobre y el hierro que le cuerpo utiliza para su funcionamiento normal.

"Hemos descubierto básicamente que funcionan --dice Hang-Ah Park, un investigador postdoctoral en la CMU--. Los números exactos dependen de la configuración, pero por ejemplo, podemos alimentar un dispositivo de 5 milivatios durante hasta 18 horas usando 600 miligramos de material activo de melanina como cátodo".

Aunque la capacidad de una batería de melanina es menor que una de ión litio, sería lo suficientemente potente como para alimentar un dispositivo de administración de fármacos o de detección ingerible. Por ejemplo, Bettinger prevé el uso de la batería desarrollada por su grupo para detectar cambios en el microbioma intestinal o para la liberación de una vacuna gradualmente durante varias horas antes de degradarse.

Al tiempo que las baterías de melanina, el equipo de investigadores también trabaja en baterías comestibles hechas con biomateriales como la pectina, un compuesto natural de las plantas utilizadas como agente gelificante en mermeladas y jaleas. Más adelante plantean desarrollar materiales de embalaje para que la batería llegue de forma segura al estómago.

Aun no se sabe cúando se podrá incorporar estas baterías a dispositivos biomédicos pero Bettinger ya ha encontrado otra aplicación para ellos: su laboratorio utiliza las baterías para sondear la estructura y la química del pigmento melanina para perfeccionarse entender cómo funcionan.