Esta pila se carga con el ¨¢cido del est¨®mago

Inspirados en un experimento escolar, cient¨ªficos del Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts (MIT), en EE UU, han creado un dispositivo que puede medir la temperatura o llevar un medicamento dentro del cuerpo. La energ¨ªa que necesita para funcionar la toma de una pila que usa el ¨¢cido del est¨®mago como medio para la corriente el¨¦ctrica entre los dos electrodos. El ingenio, que a¨²n tiene margen de mejora, estuvo funcionando una semana en el aparato digestivo de varios cerdos.

Uno de los sue?os de la medicina personalizada es contar con min¨²sculos sensores que viajen por el cuerpo, y con f¨¢rmacos llevados hasta el foco mismo de la infecci¨®n y liberados a demanda. Pero se enfrenta al problema de c¨®mo hacer que funcionen estos dispositivos. Las actuales pilas, como las de bot¨®n, a¨²n son demasiado grandes. En los ensayos que se han hecho, est¨¢ presente el riesgo de contaminaci¨®n por los materiales t¨®xicos de los que est¨¢n hechas. Otros han intentado mandar la electricidad desde fuera, de forna inal¨¢mbrica. Pero hay otra opci¨®n, que sea el propio cuerpo el que ayude a generarla.

La pila est¨¢ inspirada en un experimento escolar con dos l¨¢minas met¨¢licas y un lim¨®n

Es lo que idearon estos cient¨ªficos del MIT. Llevan a?os investigando con sensores digeribles que pueden medir la respiraci¨®n y el ritmo card¨ªaco desde el tracto digestivo o con las llamadas p¨ªldoras electr¨®nicas que, una vez tragadas, van liberando el principio activo durante semanas. Pero necesitaban una fuente de energ¨ªa interna y la encontraron en los jugos g¨¢stricos. Adem¨¢s de mucho moco y agua, estos jugos est¨¢n formados fundamentalmente por ¨¢cido clorh¨ªdrico y sales como cloruros de potasio y de sodio. Ah¨ª est¨¢ la base para crear una pila el¨¦ctrica.

"El sistema que usamos tiene muchas similitudes con la pila de lim¨®n con la que se experimenta en las clases de ciencias de secundaria", dice el investigador del Instituto Koch del MIT, Giovanni Traverso, coautor de esta c¨¢psula experimental. "En nuestro dispositivo, el fluido gastrointestinal sirve como electrolito entre los dos electrodos de cobre y zinc que representan el c¨¢todo [polo negativo] y el ¨¢nodo [polo positivo]", a?ade. Traverso acaba de definir lo que es una pila el¨¦ctrica como la que idearan Luigi Galvani y Alessandro Volta hace m¨¢s de 200 a?os.

La pila que Volta ense?¨® a Napole¨®n med¨ªa casi un metro y la mostrada ahora en la revista Nature Biomedical Engineering tiene apenas 30 mil¨ªmetros de largo y 10 de ancho. Y dentro no est¨¢ solo la pila, tambi¨¦n incluye un potenci¨®metro, un microcontrolador, un sensor de temperatura, un procesador para controlar todo el mecanismo y hasta un transmisor inal¨¢mbrico que env¨ªa los datos a una base situada fuera del cuerpo a una distancia de hasta dos metros.

La nueva pila fue ensayada en cinco cerdos. En todos los casos aliment¨® los circuitos de la c¨¢psula durante varios d¨ªas, en alguno m¨¢s de una semana, enviando datos de temperatura cada 12 segundos de media hasta la base exterior. Tambi¨¦n la ensayaron para activar una p¨ªldora electr¨®nica que portaba un supuesto f¨¢rmaco. El medicamento estaba dise?ado para ser liberado lentamente y protegido por una membrana de oro. El circuito formado por el cobre, el zinc y el ¨¢cido del est¨®mago logr¨® la potencia necesaria para ir degradando la membrana. La cantidad de metal ingerida siempre fue muy inferior a la que pueden contener los suplementos vitam¨ªnicos.

El voltaje logrado nunca super¨® los 0,5 voltios pero, gracias a un condensador, el mecanismo pod¨ªa elevarlo a los 3 voltios que necesitaba el circuito para funcionar. En cuanto a la potencia generada, "tanto en el est¨®mago como en los intestinos la densidad de potencia oscilaba entre unos pocos microvatios por mil¨ªmetro cuadrado (¦ÌW mm²) y otros pocos nanovatios mm^2", explica Traverso. Aunque esperaban que la concentraci¨®n de ¨¢cido hiciera que la pila rindiera m¨¢s en el est¨®mago, no contemplaban tantas oscilaciones. Ahora quieren estudiar c¨®mo lograr un rendimiento m¨¢s uniforme a lo largo de todo el tracto digestivo y reducir hasta un quinto de su tama?o esta pila alimentada con los jugos g¨¢stricos.