Impulsar los implantes médicos puede ser complicado, pero aprovechar la fuente de combustible del propio cuerpo podría mantenerlos en funcionamiento a largo plazo. Un nuevo diseño para una pequeña celda de combustible convierte la glucosa en electricidad para impulsar los implantes de manera más eficiente que cualquier otro hasta ahora.Es posible que los implantes, como los marcapasos, deban funcionar durante décadas, por lo que necesitan un suministro constante de electricidad, y los cables no pueden simplemente atravesar la piel de un paciente. Las baterías pueden ser la solución obvia, pero cambiarlas requiere cirugía. Incluso con los nuevos avances en la carga inalámbrica desde el exterior del cuerpo, las baterías agregan demasiado volumen a los dispositivos que deben ser lo más pequeños y livianos posible.
MÁS HISTORIAS
Un nuevo recolector de energía a base de algas, del tamaño de una batería AA
ENERGÍA
El recolector de energía de algas alimenta la electrónica durante un año por sí solo
Los autores del estudio Anna-Lisa Paul y Rob Ferl e
ESPACIO
Científicos cultivan plantas en suelo lunar por primera vez en la historia
Idealmente, los implantes estarían equipados con dispositivos que pueden generar su propia energía, y ¿qué mejor fuente de energía que la abundante que utilizan nuestras propias células? Las celdas de combustible de glucosa , que convierten la energía química del azúcar en la sangre en energía eléctrica, han estado en desarrollo durante décadas, pero todavía tienen algunos problemas que resolver. Y ahora, un nuevo dispositivo de investigadores del MIT y la Universidad Técnica de Munich puede tener algunas respuestas.
La estructura de la nueva celda de combustible es muy similar a las existentes, y consta de un ánodo, un electrolito y un cátodo. El ánodo reacciona con la glucosa en los fluidos corporales, produciendo ácido glucónico, un proceso que libera dos protones y dos electrones. El electrolito elimina los protones, donde se mezclan con el aire y se convierten en moléculas de agua inofensivas. Mientras tanto, los electrones se recogen en un circuito, donde luego se pueden usar para alimentar un dispositivo implantado.La mayoría de las veces, los electrolitos en las celdas de combustible de glucosa están hechos de polímeros, pero para su dispositivo, los investigadores utilizaron un nuevo material: ceria, una cerámica fuerte y estable que conduce bien los protones y se ha utilizado para el mismo trabajo en las celdas de combustible de hidrógeno. . Los electrodos estaban hechos de platino, que reacciona fuertemente con la glucosa.
Las celdas finales eran diminutas, de unos 300 micrómetros de ancho y apenas 400 nanómetros de grosor. Para probarlos, los investigadores fabricaron 150 de ellos en obleas de silicio, hicieron fluir una solución de glucosa sobre ellos y midieron su producción eléctrica.
Las celdas de combustible produjeron voltajes máximos de alrededor de 80 milivoltios, lo que equivale a alrededor de 43 microvatios por centímetro cuadrado. El equipo dice que es la densidad de potencia más alta de cualquier celda de combustible de glucosa fabricada hasta ahora, y es suficiente para alimentar dispositivos implantables.
Además de su alto rendimiento, el material cerámico ayuda a que dure más y soporte las altas temperaturas de esterilización antes de ser implantado. Los investigadores dicen que estas celdas de combustible podrían convertirse en recubrimientos de película delgada, que envuelven los implantes para alimentarlos.
Fuente:
Irving, M. (2022b, mayo 13). Tiny, efficient fuel cell runs on blood sugar to power medical implants. New Atlas. Recuperado 13 de mayo de 2022, de https://newatlas.com/medical/glucose-fuel-cell-implant-efficient/