Usar el exceso de azúcar en sangre para energizar dispositivos intracorporales
CIENCIAS DE LA SALUD / BIOELECTRÓNICA MÉDICA.
En la diabetes de tipo 1, el organismo no produce insulina. Esto significa que los pacientes tienen que obtener la hormona externamente para regular sus niveles de azúcar en sangre.
Hoy en día, esto puede hacerse mediante bombas de insulina que se conectan directamente al cuerpo. Estos dispositivos, al igual que los marcapasos, requieren un suministro fiable de energía, que en la actualidad se obtiene principalmente de pilas de un solo uso o recargables.
Prototipo de pruebas de la celda de combustible intracorporal. (Foto: Fussenegger Lab / ETH Zurich)
Ahora, un equipo de investigadores dirigido por Martin Fussenegger del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH), ha puesto en práctica una alternativa revolucionaria. Estos científicos han desarrollado una celda (célula) de combustible implantable que utiliza el exceso de azúcar en sangre (glucosa) de los tejidos para generar energía eléctrica. Los investigadores han combinado la celda de combustible con células beta artificiales desarrolladas por su grupo hace varios años. Estas células artificiales producen insulina bajo demanda y reducen eficazmente los niveles de glucosa en sangre de forma muy parecida a como lo hacen las naturales en el páncreas.
En el corazón de la celda de combustible hay un ánodo (electrodo) hecho de nanopartículas de cobre, que el equipo de Fussenegger creó específicamente para esta aplicación. Divide la glucosa en ácido glucónico y un protón para generar electricidad, que pone en marcha un circuito eléctrico.
Envuelta en una tela especial y recubierta de alginato, un producto derivado de algas y aprobado para uso médico, la celda de combustible se asemeja a una pequeña bolsita de té, que puede implantarse bajo la piel. El alginato absorbe el líquido corporal y permite que la glucosa pase del tejido a la celda de combustible.
En un segundo paso, los investigadores acoplaron la celda de combustible a una cápsula albergando células beta artificiales. Estas pueden ser estimuladas para que produzcan y secreten insulina mediante corriente eléctrica o luz azul de LED.
En cuanto la celda de combustible detecta un exceso de glucosa en su entorno, empieza a generar energía. Esta energía eléctrica se utiliza para estimular a las células artificiales para que produzcan y liberen insulina en la sangre. Como resultado, la glucemia desciende a un nivel normal. Cuando desciende por debajo de un determinado umbral, se detiene la producción de electricidad y en consecuencia la de insulina.
La energía eléctrica suministrada por la celda de combustible es suficiente no solo para estimular a las células artificiales, sino también para permitir que el sistema implantado se comunique con dispositivos externos, como por ejemplo un teléfono inteligente. Esto permite a los posibles usuarios ajustar el sistema a través de la correspondiente aplicación en su teléfono inteligente. Un médico también podría acceder a distancia y realizar ajustes.
Fussenegger y sus colegas exponen los detalles técnicos de su sistema en la revista académica Advanced Materials, bajo el título “Blood-Glucose-Powered Metabolic Fuel Cell for Self-Sufficient Bioelectronics”.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings