Este prototipo de celda de combustible puede implantarse debajo de la piel y funcionar con el exceso de glucosa en la sangre. Laboratorio ...
Las celdas de combustible de glucosa que pueden aprovechar de manera efectiva la energía química del cuerpo y convertirla en una carga eléctrica han sido un santo grial a largo plazo para los científicos, ya que dicho potencial se estudió por primera vez en 1968 .
29 marzo 2023.- Pero estas baterías biotecnológicas han sido desafiadas por una serie de problemas de biocompatibilidad durante casi el mismo tiempo.
Ahora, un equipo de investigadores de ETH Zurich ha desarrollado un nuevo implante de pila de combustible para el tratamiento de la diabetes tipo 1. Además, se conecta a células beta artificiales diseñadas por el mismo equipo en 2016 que pueden producir y liberar insulina con éxito cuando se activan.
"El nuevo sistema regula de forma autónoma los niveles de insulina y glucosa y podría usarse para tratar la diabetes en el futuro", dijo Martin Fussenegger del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de ETH Zurich. El estudio fue publicado en la revista Advanced Materials .
En la diabetes tipo 1, el cuerpo no puede producir suficiente insulina, por lo que debe intervenir un suministro externo. Las bombas y monitores de insulina actuales también dependen de fuentes de alimentación externas, como baterías de un solo uso.
La celda de combustible en sí, que se asemeja a una bolsita de té que es un poco más grande que una uña, está cubierta con una tela no tejida y recubierta con alginato, un producto derivado de algas que se usa ampliamente en biomedicina debido a su alto grado de biocompatibilidad . Cuando se implanta debajo de la piel, el alginato de la célula absorbe el fluido corporal, lo que permite que la glucosa penetre en la superficie y fluya hacia el centro de energía.
Dentro de la célula, el equipo desarrolló un ánodo de nanopartículas a base de cobre que divide la glucosa en ácido glucónico y un protón para generar una corriente eléctrica.
Muchas personas, especialmente en las naciones occidentales industrializadas, consumen más carbohidratos de los que necesitan en la vida cotidiana. Esto nos dio la idea de utilizar este exceso de energía metabólica para producir electricidad para alimentar dispositivos biomédicos.
Luego, la celda de combustible se combinó con una cápsula de insulina con las células beta del equipo, que podría activarse para secretar insulina a través de la corriente eléctrica del implante.
En general, los dos componentes proporcionan un circuito de autorregulación. Cuando la celda de combustible alimentada por glucosa detecta un exceso de azúcar en la sangre, se enciende. Esto luego estimula a las células beta para que produzcan y secreten insulina. A medida que bajan los niveles de azúcar en la sangre, dispara un sensor de umbral en la celda de combustible, por lo que se apaga y, a su vez, detiene la producción y liberación de insulina.
Este circuito autosostenido también podría producir suficiente energía para comunicarse con un dispositivo como un teléfono inteligente, lo que permite monitorear y ajustar, e incluso tiene potencial para acceso remoto para intervención médica.
Si bien la biotecnología se probó con éxito en modelos de ratones, los investigadores esperan encontrar los recursos para desarrollarla desde el prototipo hasta la etapa de mercado.
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