CIENCIA

La batería que nunca muere

la gente es complicada máquinas con partes móviles que doblan, aplastan, estiran, fluyen, vibran y golpean. Ahora, los científicos están aprovechando estas fuentes de energía para resolver un problema común que afecta a sensores, dispositivos portátiles y dispositivos médicos implantables: la temida batería descargada.

Los dispositivos autoalimentados por diseño podrían ser la respuesta, y los investigadores han descubierto que el propio cuerpo humano puede ser una fuente de energía conveniente, justo a tiempo para impulsar el mercado explosivo de dispositivos portátiles. Los «electrofármacos» están comenzando a desafiar a los productos farmacéuticos en la medicina, por lo que más personas dependerán de dispositivos como marcapasos implantados y marcapasos para mantenerse saludables.

Las «biobaterías» y la recolección de energía podrían hacer que estos dispositivos sean autónomos energéticamente, eliminando la necesidad de una cirugía invasiva para reemplazar las baterías agotadas. Como beneficio adicional, este mundo inalámbrico evitaría que los cables de carga implantados se desprendan o infecten, problemas cotidianos que existen hoy en día.

Los científicos han estado trabajando en dispositivos alimentados por el cuerpo desde principios de la década de 2000; hasta ahora, la tecnología consumía demasiada energía para las cantidades mínimas de electricidad que los humanos podían recolectar. Pero después de dos décadas de progreso, los dispositivos actuales consumen una cantidad de energía ultrabaja, lo que abre la puerta a innumerables ideas y prototipos que extraen energía de las personas.

planta de energía celular

Sus células son básicamente baterías, productos bioquímicos que convierten el combustible de azúcar en energía. startup alemana CELTRO aprovecha esta fuente viva de energía mediante el uso de matrices de microagujas para recolectar pequeñas cantidades de energía de cientos de miles de células. El primer producto de CELTRO será un pequeño marcapasos autónomo. «La contracción muscular, como el corazón, comienza en un solo punto y se extiende por todo el músculo cardíaco”, dice el CEO y cofundador Gerd Teepe. «Nuestra idea era recolectar energía en múltiples puntos para usar este efecto de avalancha». Además de recolectar energía, las microagujas multifuncionales incrustarán arte en el tejido cardíaco y brindarán un impulso eléctrico auxiliar para restablecer el ritmo si es necesario.En 2021, CELTRO recaudó fondos iniciales para estudios de laboratorio de prueba de concepto.

Celdas de combustible de papel

startup francesa BeFC construye biobaterías con características ecológicas. Su celda de combustible utiliza capas de carbono, celulosa y glucosa, además de una pizca de enzimas patentadas. Agregar una gota de líquido, digamos, sangre u orina, desencadena una reacción que genera electricidad. Los parches de papel pueden alimentar dispositivos de diagnóstico desechables y sensores de monitoreo continuo, como kits de monitoreo de glucosa para personas con diabetes. Después de su uso, las células pueden incluso convertirse en abono, a diferencia de otras baterías en miniatura que terminan siendo recolectadas o inducidas. BeFC actualmente está recaudando fondos. y espera llegar al mercado en 2024 con sus primeros productos.

mi corazón palpitante

Con sede en París TSAIRDAK diseña un marcapasos que funciona con el corazón mismo. Su marcapasos inalámbrico está empaquetado en una cápsula que contiene un recolector de energía piezoeléctrico, un péndulo que se balancea a través de los latidos del corazón, el flujo sanguíneo y las vibraciones. que el corazón necesita una descarga para restablecer el ritmo. La startup recaudó recientemente 17 millones de euros (alrededor de $ 18,3 millones) en fondos de la Serie A para continuar con las pruebas preclínicas y pasar a los ensayos en humanos.

Luz interior

Investigadores de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, descubrieron que un panel solar colocado debajo de la piel todavía produce hasta un 10 por ciento más de electricidad que uno con corriente directa. luz solar: suficiente para alimentar un sensor de potencia ultrabaja Unas pocas horas bajo el sol pueden hacer funcionar un sensor de temperatura implantable durante 24 horas, y los investigadores dicen que el mejor lugar para colocarlo es entre el cuello y el hombro.

El corazón hidroeléctrico

Las miniturbinas podrían usar el flujo sanguíneo y convertirlo en electricidad, según investigadores de la Universidad de Berna, Suiza. Han diseñado una turbina en forma de torpedo que se puede implantar en un vaso sanguíneo del corazón, generando electricidad a partir del flujo sanguíneo. En simulaciones de laboratorio, la turbina generó suficiente energía para alimentar marcapasos inalámbricos disponibles en el mercado.

Parches piezoeléctricos

startup italiana Piel piezoeléctrica dice que ha desarrollado un parche cutáneo piezoeléctrico ultrafino que puede medir los movimientos y extraer energía de ellos. estudio usó el parche para monitorear los movimientos del cuello en personas con disfagia o dificultad para tragar, pero la película biocompatible de la compañía recolecta energía de otros movimientos corporales y vibraciones para sensores y dispositivos portátiles.

sintiendo el calor

Las personas emiten alrededor de 100 vatios de calor por día y, según la startup suiza mitraaprovechar este calor podría alimentar biosensores portátiles e incluso dispositivos implantados. Sus generadores termoeléctricos, conocidos como TEG, crean electricidad aprovechando la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el medio ambiente. Mitra estima que con una diferencia de 5 grados Celsius-12 cuadrados, un parche cutáneo de TEG de un centímetro puede alimentar completamente un implante coclear.

Este artículo se publicó originalmente en la edición de enero/febrero de 2023 de la revista WIRED UK.

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