Ciencia: el nanosensor que funciona con ácidos de estómago
Un dispositivo que mide la temperatura y lleva medicamentos dentro del cuerpo, usado con energía generada a partir del ácido del estómago de cerdos, fue probado por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
Los investigadores se inspiraron en un experimento escolar para activar la toma de la pila que necesita el aparato mediante el compuesto químico como medio para que la corriente eléctrica circule entre los dos electrodos.
La ciencia busca crear minúsculos sensores que viajen por el cuerpo con medicinas hasta el foco mismo de la infección. Su funcionamiento es el principal problema, el tamaño de las pilas no ayuda, menos sus materiales tóxicos. La alternativa es que el propio cuerpo ayude a generarla.
El equipo del MIT experimenta con sensores digeribles, capaces de medir la respiración y el ritmo cardíaco desde el tracto digestivo o con las píldoras electrónicas que, una vez tragadas, van liberando el principio activo durante semanas. La fuente de energía interna la hallaron en los jugos gástricos. Moco, agua, ácido clorhídrico y sales, como cloruros de potasio y de sodio, componen el líquido. Estos últimos elementos son claves.
“El sistema que usamos tiene muchas similitudes con la pila de limón con la que se experimenta en las clases de ciencias de secundaria. En nuestro dispositivo, el fluido gastrointestinal sirve como electrolito entre los dos electrodos de cobre y zinc que representan el cátodo (polo negativo) y el ánodo (polo positivo)”, explica a El País el investigador del Instituto Koch del MIT Giovanni Traverso, coautor de esta cápsula experimental.
(Foto: Diemut Strebe)
HISTORIA Y RESULTADOS
Luigi Galvani y Alessandro Volta, hace más de 200 años, idearon una pila eléctrica de esas características. La pila que Volta mostró a Napoleón medía casi un metro y la revelada ahora en la revista Nature Biomedical Engineering tiene solo 30 milímetros de largo y 10 de ancho.
También incluye un potenciómetro, un microcontrolador, un sensor de temperatura, un procesador para controlar todo el mecanismo y hasta un transmisor inalámbrico que envía los datos a una base situada fuera del cuerpo, a una distancia de hasta dos metros.
La nueva pila fue probada en cinco cerdos durante varios días, en alguno más de una semana, enviando datos de temperatura cada 12 segundos. Asimismo, la ensayaron para activar una cápsula electrónica que portaba un supuesto fármaco. La dosis fue diseñada para que se libere lentamente, protegida por una membrana de oro. El circuito formado por el cobre, el zinc y el ácido del estómago logró la potencia necesaria para degradar la membrana. La cantidad de metal ingerida es muy inferior a la que alcanzan a contener los suplementos vitamínicos.
El voltaje logrado no superó los 0,5 voltios. Con un condensador, el mecanismo podía elevarlo a los 3 voltios necesarios para que funcione el circuito. “Tanto en el estómago como en los intestinos, la densidad de potencia oscilaba entre unos pocos microvatios por milímetro cuadrado (μW mm2) y otros pocos nanovatios mm2”, precisa Traverso.
Se pretende estudiar cómo lograr un rendimiento más parejo a lo largo del tracto digestivo y reducir hasta un quinto el tamaño de la pila.