Próxima generación: dispositivo ingerible alimentado por ácido estomacal
DIEMUT STREBEEl dispositivo: Los investigadores han desarrollado un dispositivo ingerible que utiliza electrodos de cobre y zinc para recolectar energía del fluido gástrico, según un estudio publicado esta semana (6 de febrero) en Nature Biomedical Engineering. Probaron la cápsula en cerdos, cuyo tracto gastrointestinal es similar al de los humanos.
Este trabajo muestra «la viabilidad de recolectar energía durante varios días de un mamífero grande que deambula y come», ; dijo el coautor Giovanni Traverso del Brigham and Women’s Hospital en Boston.
La energía recolectada por el dispositivo fue suficiente para transmitir mediciones desde un sensor de temperatura a bordo a un receptor a varios metros de distancia de los animales. «Podemos obtener una potencia relativamente constante, suficiente para alimentar las mediciones de temperatura minuto a minuto y transmitirlas de forma inalámbrica». explicó el coautor Phillip Nadeau del MIT.
La importancia: La cápsula pudo generar energía a partir del ácido estomacal durante un promedio de seis días, mucho…
Los autores demostraron que el dispositivo no solo podía recolectar energía en el estómago altamente ácido, sino que también recolectaba pequeñas cantidades de energía en el intestino delgado, donde el pH es más cercano a la neutralidad. Usaron una versión del dispositivo para medir la energía disponible tanto en el estómago como en el intestino delgado, lo que debería ayudar a los investigadores a mejorar la electrónica ingerible del futuro.
Este es un trabajo muy emocionante, Hanqing Jiang de la Universidad Estatal de Arizona, que no participó en el trabajo, le dijo a The Scientist. El zinc puede reaccionar tanto con soluciones ácidas como básicas, por lo que en ambos ambientes, el zinc puede funcionar para generar electricidad, dijo.
Jiang agregó que el diseño de la cápsula, donde el ánodo de zinc y el cátodo de cobre entran en contacto libremente líquido gástrico, también es ventajoso porque no hay peligro de fugas. Por lo general, si tiene una batería dentro del cuerpo, debe empaquetar la batería con ciertos materiales que son inertes y sellar los electrodos y el electrolito en el interior, explicó. En ese caso, podría tener una fuga [del] electrolito en el fluido humano, lo cual es dañino o tóxico.
Necesita mejorar: Los investigadores construyeron el dispositivo a partir de líquidos disponibles comercialmente. partes, lo que resultó en una cápsula relativamente grande, del tamaño de una batería triple A.
No creo que nadie quiera tragarse una cápsula de 3,5 centímetros de largo y 1,2 cm de diámetro, dijo Nadeau. Es una mega píldora, por lo que el primer paso es obviamente la miniaturización.
Una pregunta general para cualquiera que diseñe esta clase de dispositivos [es] la tensión entre la miniaturización y la utilidad, dijo Christopher Bettinger de la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania, que no participó en el trabajo.
En el estudio actual, los autores demostraron que el dispositivo podría desencadenar la administración de fármacos con energía recolectada en un sistema in vitro. Bettinger dijo que el uso de dispositivos pequeños para la administración de medicamentos podría presentar desafíos en función de la cantidad de medicamento que se puede cargar. Y los dispositivos microelectrónicos pueden volverse cada vez más pequeños, pero existen límites termodinámicos en cuanto a qué tan pequeña se puede hacer una batería, anotó.
El futuro: Nadeau dijo que construir cápsulas más pequeñas es alcanzable a corto plazo, y que las mediciones actuales de energía potencial en diferentes segmentos del tracto gastrointestinal informarán el diseño de los equipos.
Una línea de investigación relacionada está tratando de definir y optimizar futuros sistemas electrónicos para maximizar realmente la cantidad de energía que se recolecta, dijo Traverso a The Scientist. Los investigadores también explorarán más a fondo la seguridad de las cápsulas, dijo.
Otro objetivo del trabajo futuro es agregar diferentes tipos de sensores, quizás para pH y presión. Las cápsulas con capacidades de detección más sofisticadas podrían tener implicaciones para la salud.
Las úlceras estomacales pueden volverse cancerosas, dijo Sameer Sonkusale de la Universidad de Tufts en Medford, Massachusetts, quien no participó en el trabajo, por lo que si coloca sensores en ese realmente puede monitorear cómo está el revestimiento de su intestino, entonces podría prevenir que las úlceras se conviertan en tumores y tomar medidas preventivas.
P. Nadeau et al., Cosecha de energía prolongada para dispositivos ingeribles, Nature Biomedical Engineering, doi:10.1038/s41551-016-0022, 2017.
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