Investigadores de la Universidad de Oxford han dado un paso importante hacia la creación de baterías pequeñas y blandas para su uso en una variedad de aplicaciones biomédicas, incluida la desfibrilación y la estimulación del tejido cardíaco. El trabajo se publica hoy en la revista. Ingeniería Química de la Naturaleza.
El desarrollo de pequeños dispositivos inteligentes, de menos de unos pocos milímetros cúbicos, exige fuentes de energía igualmente pequeñas. Para dispositivos biomédicos mínimamente invasivos que interactúan con tejido biológico, estas fuentes de energía deben fabricarse con materiales blandos. Idealmente, también deberían tener propiedades como alta capacidad, biocompatibilidad y biodegradabilidad, activación activable y capacidad de control remoto. Hasta la fecha, no existe ninguna batería que pueda cumplir todos estos requisitos simultáneamente.
Para abordar estas necesidades, investigadores del Departamento de Química y del Departamento de Farmacología de la Universidad de Oxford han desarrollado una batería pequeña y blanda de iones de litio hecha de gotas de hidrogel biocompatibles. Ensamblaje asistido por surfactante (ensamblaje con moléculas similares a jabón), una técnica reportada el año pasado en la revista por el mismo grupo. la naturalezase utiliza para ensamblar tres gotitas a microescala de un volumen de 10 nanolitros. Luego, diferentes partículas de iones de litio en cada uno de los dos extremos producen la energía de salida.
‘Nuestra batería de gotas es ligeramente activa, recargable y biodegradable después de su uso. Hasta la fecha, esta es la batería de hidrogel de iones de litio más pequeña y tiene la mayor densidad de energía”, dijo el Dr. Yujia Zhang (Departamento de Química de la Universidad de Oxford), investigador principal del estudio y profesor asistente en la Ecole Polytechnique Fédérale de dijo Lausana. «Utilizamos una batería de gotas para impulsar el movimiento de moléculas cargadas entre células artificiales y controlar los latidos y la desfibrilación de los corazones de los ratones. Al incorporar partículas magnéticas para controlar el movimiento, la batería también puede actuar como portador de energía móvil.’
Se realizaron tratamientos cardíacos de prueba de concepto en el laboratorio del profesor Ming Li (Departamento de Farmacología), electrofisiólogo senior en arritmias cardíacas. Dijo: ‘Las arritmias cardíacas son la principal causa de muerte en todo el mundo. Nuestra aplicación de prueba de concepto en modelos animales demuestra una nueva e interesante vía para dispositivos inalámbricos y biodegradables para el tratamiento de arritmias.’
El líder del grupo de investigación, el profesor Hagen Bailey (Departamento de Química), afirmó: “La diminuta batería blanda de iones de litio es la más sofisticada de una serie de fuentes de alimentación a microescala desarrolladas por el Dr. Zhang y apunta a un futuro prometedor para las baterías biocompatibles. Dispositivos electrónicos que pueden funcionar en condiciones físicas.’
Los investigadores han presentado una solicitud de patente a través de Oxford University Innovation. Prevén que la batería pequeña y versátil, especialmente para robots de pequeña escala para aplicaciones biológicas, abrirá nuevas posibilidades en diversos campos, incluida la medicina.
