El futuro del diagnóstico y el tratamiento médico será con pilas comestibles

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Christopher Bettinger, de P.H.D., está desarrollando una pila comestible hecha de melanina y materiales disolventes – BETTINGER LAB

El diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades podría estar en un futuro cercano en manos de pilas no tóxicas y comestibles para los seres humanos.

Así lo ha dejado saber un estudio realizado por la American Chemical Society. Estas baterías estarían formadas por pigmentos de melanina, los cuales se encuentran de forma natural en la piel, el pelo y los ojos.

«Durante décadas, la gente ha estado imaginando que un día tendríamos aparatos electrónicos comestibles para diagnosticar o tratar las enfermedades», asegura Christopher Bettinger, uno de los máximos responsables de la investigación, «pero si se quiere ingerir una de estas diariamente, deben de tenerse en cuenta ciertas cuestiones tóxicas. Aquí es cuando tenemos que pensar en materiales derivados de otros biológicos que pudiesen reemplazar algunos de estos objetos que se pueden encontrar en cualquier tienda de electrónica».Esta idea ya fue desarrollada hace 20 años por un grupo de científicos, quienes crearon una pila funcional con cámara como una herramienta complementaria del endoscopio. Dicha pila puede tomar imágenes de zonas en el sistema digestivo que son inaccesibles para el endoscopio tradicional. Pero está diseñada para atravesar el cuerpo y ser expulsada.

Es decir, para un solo uso, el riesgo de que la batería se quede estancada en el tracto gastrointestinal es pequeño. Pero si los médicos quisieran usarla en repetidas ocasiones, las probabilidades de que algo se torciese aumentarían de manera inaceptable.

Esta cámara, junto con otros aparatos trasplantables como los marcapasos, dependen de pilas o baterías que contienen componentes tóxicos, los cuales permanecen alejados del cuerpo. Pero para aquellos que necesitasen poca batería, el desarrollo de aplicaciones que distribuyesen medicamentos pensados para ser ingeridos mediante vía oral, las pilas degradables y no tóxicas serían perfectas.

«Lo mejor es que, por definición, un aparato que se puede ingerir y es degradable está pensado para no permanecer en el cuerpo durante, más o menos, 20 horas», explica Bettinger.

Pilas de melanina

Si bien es cierto que la duración de la batería no resultaría un problema, sí lo haría su posible toxicidad. Para disminuir el daño potencial de los futuros aparatos digestivos, el equipo de Bettinger en la Carnegie Mellon University (CMU) decidió convertir los materiales de las baterías en melanina y otros compendos naturales.

En nuestra piel, pelo y ojos, la melanina absorbe los rayos ultravioleta para saciar a los radicales libres y protegernos del daño. También resulta que este pigmento une y desune los iones metálicos. «Pensamos, esto es básicamente lo que hace una batería», explicó.

Partiendo de esta idea, los investigadores experimentaron con diseños de baterías que usan melanina tanto en terminales negativos como positivos, varios materiales con electrodos como el óxido de magnesio y los fosfatos de sodio y titanio, y cationes como el cobre o el hierro que el cuerpo usa para funcionar correctamente.

«Básicamente descubrimos que funcionan», explicó Hang-Ah Park, investigador del proyecto. «Los datos exactos dependen de la configuración, pero, por ejemplo, podemos conectar un aparato a 5 mili vatios para más de 18 horas usando 16 miligramos de un material de melanina activa como un cátodo».

A pesar de que la capacidad de la batería de melanina es relativamente baja comparada con los iones de litio, esta sería lo suficientemente alta como para poner en marcha un aparato digestivo o sensible que distribuyese un medicamento.

Usos

Por ejemplo, Bettinger se imagina usando este grupo de pilas para percibir los cambios en el microbioma intestinal y responder con una liberación del medicamento, o para distribuir dosis de una vacuna durante unas horas antes de que se degrade por completo.

De forma paralela a estas baterías de melanina, el equipo también está creando baterías comestibles con otros bimateriales como la pectina, una fibra natural que se encuentra en muchos tejidos vegetales y se emplea en alimentación para dar consistencia a la mermelada y la gelatina.

Cuándo se incoporarán estas pilas a los aparatos biomédicos es incierto aún, aunque Bettinger ya les ha encontrado otro uso. Su laboratorio usa las baterías para sondar la estructura y química de los pigmentos de melanina en ellos mismos para comprender mejor su funcionamiento.