Próxima generación: Baterías alimentadas por el oído
Cóclea de conejillo de indias. The CELL: una biblioteca de imágenes. Dispositivo: Los investigadores han recolectado por primera vez la energía del oído interno para alimentar un pequeño dispositivo de detección. El potencial eléctrico de la cóclea funciona como una batería biológica y es fundamental para transformar las ondas de presión del sonido en señales eléctricas enviadas al cerebro. Ahora, los científicos han desarrollado un chip que puede aprovechar esta energía eléctrica sin interferir con la audición normal, según su informe, publicado hoy (11 de noviembre) en Nature Biotechnology.
La estrategia es “original” dijo Michael Holzinger, químico de la Université; Joseph Fourier en Francia, que no participó en el proyecto. Muchos otros dispositivos diseñados para extraer energía de organismos vivos usan enzimas para convertir la energía catalítica en energía eléctrica, pero el nuevo chip «solo roba un poco de energía que el cuerpo produce por sí mismo».
Novedades: La cóclea en espiral del oído interno…
Con el fin de demostrar el principio de que la energía del oído interno se puede aprovechar sin interferir con la audición, Konstantina Stankovic, otorrinolaringóloga en Harvard y Massachusetts Eye and Ear Infirmary, y Anantha Chandrakasan del MIT insertaron electrodos en los depósitos de líquido en la cóclea de un conejillo de indias anestesiado. Estos estaban conectados a un pequeño chip sensor de aproximadamente una cuarta parte del tamaño de un centavo. Pudieron extraer alrededor de 1 nanovatio de la oreja de los conejillos de Indias, suficiente para alimentar el sensor, que monitoreaba el potencial eléctrico de la cóclea cada minuto y transmitía la información de forma inalámbrica durante 5 horas. Para su estudio de prueba de principio, el sensor permaneció fuera del conejillo de indias, pero Stankovic notó que el chip es lo suficientemente pequeño como para implantarlo en un ser humano.
Stankovic y Chandrakasan dicen que el dispositivo posiblemente podría generar suficiente energía para ejecute un sensor diminuto en esa área, aunque no lo suficiente como para alimentar algo tan hambriento de energía como un implante coclear, un pequeño dispositivo que se usa para corregir la sordera.
Importancia: El La estrategia podría abordar uno de los inconvenientes del uso de células de biocombustibles, a saber, que las enzimas utilizadas para obtener energía de la glucosa en sangre tienen una vida útil limitada, señaló Holzinger. Actualmente, dichos dispositivos pueden durar algunos meses, lo que significaría que tales implantes tendrían que ser removidos y actualizados con frecuencia. Pero en el oído interno, el cuerpo en sí mismo es una celda de combustible con una vida útil ilimitada.
Decidimos aprovechar [el potencial eléctrico del oído interno] porque es estable durante la vida de un animal, explicó Stankovic. Holzinger estuvo de acuerdo: en principio, solo podría conectar dos electrodos y tomar la energía. Podría ser una gran ventaja.
Stankovic y Chandrakasan prevén usar la energía eléctrica del oído interno para aprender más sobre los estados saludables y de enfermedad del proceso auditivo. En realidad, no sabemos por qué la mayoría de las personas se vuelven sordas, señaló Stankovic. Al diseñar un sensor para monitorear los cambios en las concentraciones de iones y neurotransmisores, los investigadores pudieron obtener nuevos conocimientos sobre cómo se ve un sistema normal y qué sucede cuando se presenta la sordera.
Necesita mejorar: El La capacidad de los dispositivos para funcionar durante mucho tiempo podría permitir a los investigadores cambiar su enfoque de sistemas desechables de corta duración a tecnologías de larga duración, dijo Uwe Schrder, químico ambiental de Technische Universitt Braunschweig en Alemania, que no participó en la investigación. Pero estos dispositivos estarían limitados a aplicaciones muy cercanas a la fuente de energía del oído interno, señaló Chandrakasan, dada la pequeña cantidad de energía disponible. Y la potencia total aprovechada por el chip es bastante pequeña, agregó. Sin embargo, aun así, la energía del oído interno podría ser suficiente para alimentar un sistema de administración de medicamentos una vez al día, notó algo que no funciona continuamente, sino que podría aprovechar la energía acumulada durante un período de tiempo.
Otro paso futuro será demostrar que el dispositivo puede funcionar más de 5 horas, agregó Schrder, y que no causa ningún problema cuando se implanta.
PP Mercier et al., Extracción de energía para la batería biológica en el oído interno, Nature Biotechnology, doi: 10.1038/nbt.2934, 2012.
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