En la Universidad Joseph Fourier de Grenoble, al sur de Francia, el doctor Serge Cosnier y su equipo desarrollaron un dispositivo, llamado célula de biocombustible o célula de combustible biológico, que utiliza la glucosa y el oxígeno del cuerpo para generar electricidad. Podría ser usado para alimentar con energía a una amplia gama de implantes médicos, desde sensores y dispositivos internos para suministrar medicamentos hasta órganos artificiales. Todo lo que se necesita para activarlo es comer una barra dulce o tomar una bebida gaseosa.
Las biopilas están formadas por dos electrodos especiales que se unen en una solución que contiene glucosa y oxígeno. Un electrodo extrae electrones de la glucosa y el otro'vacía' electrones en el oxígeno. Los electrodos se conectan a un circuito y se produce un flujo neto de electrones, lo que resulta en una corriente eléctrica. Las células están envueltas en una malla para evitar que el cuerpo las rechace.
Los electrodos se forman con una pasta de nanotubos de carbono mezclados con glucosa de oxidasa para un electrodo, y glucosa y polifenol oxidasa para el otro, y un alambre de platino se encarga de portar el circuito. Son envueltos en un material especial para prevenir que cualquier nanotubo o enzima se escape a otras partes del cuerpo. Después, todo el paquete se envuelve en una malla que protege a los electrodos delsistema inmunitario del cuerpo, mientras permite el flujo libre de glucosa y oxígeno hacia los electrodos.
Estas células de biocombustibles podrían iniciar una revolución en el mundo de los órganos artificiales y las prótesis, y con ello transformar las vidas de decenas de miles de personas, sobre todo porque una nueva gama de órganos artificiales que requieren electricidad para funcionar está en pleno desarrollo, incluyendo corazones, riñones, esfínteres urinarios o miembros artificiales como manos, dedos e incluso ojos. Laglucosa y el oxígeno están disponibles en el cuerpo humano, por lo que una célula de biocombustible podríamantenerse trabajando de manera indefinida.
En la actualidad dispositivos como los marcapasos tienen una vida útil limitada debido a que dependen de las baterías. Por lo general es necesario remplazarlas después de cinco años de su implantación, lo cual implicaoperaciones adicionales, con los riesgos de cualquier intervención quirúrgica. "Una batería consume la energía que tiene almacenada y cuando se acaba, se acaba. Una célula de biocombustible, en teoría, puede funcionar sin límites porque consume sustancias que provienen de los fluidos fisiológicos y son constantemente repuestos", afirma Cosnier.
La idea de células que reciban energía de la glucosa y el oxígeno contenidos en fluidos fisiológicos no es nueva. Fue planteada por primera vez en la década de los años setenta, pero se abandonó porque la cantidad de energía que los prototipos iniciales produjeron era demasiado poca para usos prácticos. No fue sino hasta 2002 cuando los avances en la biotecnología impulsados por Itamar Willner, un investigador en la Universidad Hebrea en Jerusalén, le dieron nuevo aire.
La clave de los recientes avances han sido los nuevos conocimientos sobre las enzimas, moléculas biológicas que impulsan reacciones químicas, en particular una, la glucosa oxidasa, muy efectiva para generar electrones desde la glucosa, y la nanotecnología, con la cada vez mayor disponibilidad denanotubos de carbono, conductores altamente eficientes.
Una célula de biocombustible ha demostrado funcionar al ser implantada en una rata durante 40 días; se produjo una corriente eléctrica estable sin efectos secundarios en el comportamiento del animal. Ahora el equipo del doctor Cosnier planea probar una más grande en una vaca, que requeriría mayor cantidad de energía. "Hoy día estamos generando suficiente energía para alimentar un esfínter urinario o un marcapasos. Estamos trabajando en un sistema que pueda producir 50 veces más cantidad de ella. De esa manera seremos capaces de suministrar dispositivos más exigentes", puntualiza el experto. Vía: BBC
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