En las últimas décadas, la tecnología médica ha experimentado grandes avances en cuanto al alcance y la eficacia de los dispositivos de implantación. Un ejemplo de ellos son la aparición de los implantes electrónicos como los marcapasos para regular la frecuencia cardiaca o las derivaciones espinales cerebrales para controlar el flujo de líquido cefalorraquídeo. La mayoría de estos dispositivos médicos, incluido el marcapasos, requieren una fuente de energía constante para funcionar, con las limitaciones que esto supone: las baterías, que proporcionan una fuente de energía para los implantes, tienen una vida útil finita. Una vez que la energía de la batería se agota, no hay otra opción que realizar una cirugía invasiva para reemplazar la batería, lo que supone un riesgo de complicaciones quirúrgicas, cómo infecciones y otros eventos adversos.
En un nuevo estudio publicado en PNAS, un grupo de investigación de Corea del Sur, dirigido por el profesor Jongho Lee del Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), ha profundizado en la búsqueda de una solución a este problema. Intentaron desarrollar una estrategia para recargar la batería interior de los dispositivos sin cirugía invasiva ni procedimientos de penetración arriesgados a través de la luz.
“Una de las mayores exigencias de los implantes electrónicos biomédicos es proporcionar una energía eléctrica sostenible para prolongar su vida útil sin necesidad de cirugías de sustitución de la batería”. Aunque este es un concepto difícil, el Prof. Lee cree que la respuesta está en la «translucidez» del tejido vivo.
Esto puede explicarse a través de un fenómeno interesante. Cuando acercas tu mano hacia una potente fuente de luz, puedes ver que los bordes de la mano brillan cuando la luz pasa a través de la piel. Inspirándose en esto, el Prof. Lee y su equipo desarrollaron un método de «transferencia de energía fotónica activa», que puede generar energía eléctrica en el cuerpo. Este novedoso sistema constaba de dos partes: un parche de fuente de micro-LED, que puede generar fotones que penetrarían a través de los tejidos, y un dispositivo fotovoltaico integrado en un implante médico, que puede capturar los fotones y generar energía eléctrica. Este sistema proporciona una forma sostenible de suministrar al dispositivo de implante médico la energía suficiente para evitar cualquier método de sustitución de alto riesgo.
“Actualmente, la falta de una fuente de energía fiable limita la funcionalidad y el rendimiento de los dispositivos de implantes. Si podemos asegurar suficiente energía eléctrica en nuestro cuerpo, se pueden desarrollar nuevos tipos de implantes médicos con diversas funciones y alto rendimiento”, explica Lee.
Cuando los científicos probaron este sistema de energía en ratones, encontraron que este sistema inalámbrico de transferencia de energía es fácil de usar, sin importar el clima, la ropa, las condiciones interiores o exteriores, etc. Los fotones de luz emitidos por el parche de la fuente penetraron con éxito en los tejidos vivos de los ratones y recargaron el dispositivo de forma inalámbrica y conveniente.
“Estos resultados permiten el uso a largo plazo de los implantes disponibles actualmente, además de acelerar los tipos emergentes de implantes eléctricos que requieren mayor potencia para proporcionar diversas y convenientes funciones diagnósticas y terapéuticas en el cuerpo humano”, concluye Lee.
Créditos de imagen: Gwangju Institute of Science and Technology
