{"id":368289,"date":"2020-12-15T19:25:12","date_gmt":"2020-12-15T22:25:12","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=368289"},"modified":"2020-12-15T19:25:12","modified_gmt":"2020-12-15T22:25:12","slug":"una-microbateria-verde","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/una-microbateria-verde\/","title":{"rendered":"Una microbater\u00eda verde"},"content":{"rendered":"

En la carrera por crear bater\u00edas de nueva generaci\u00f3n sostenibles y org\u00e1nicas, un equipo del Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IQSC-USP), en asociaci\u00f3n con cient\u00edficos de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias Aplicadas de la Universidad Harvard, en Estados Unidos, lograron un avance importante. Los cient\u00edficos idearon una microbater\u00eda a base de gelatina vegetal con un uso potencial en dispositivos m\u00e9dicos implantables, tales como microchips, o para usar en ex\u00e1menes, incluso en pastillas inteligentes y c\u00e1psulas de endoscop\u00eda.<\/p>\n

Los detalles de la investigaci\u00f3n que condujo al prototipo del dispositivo salieron publicados en la revista brit\u00e1nica Journal of Materials Chemistry A<\/em>. \u201cNo hay ning\u00fan producto comercial con ese mismo perfil. Nuestra microbater\u00eda ha demostrado ser eficiente y m\u00e1s segura que las disponibles en el mercado, y est\u00e1 compuesta por elementos que abundan en la naturaleza\u201d, dice Graziela Cristina Sedenho, qu\u00edmica del grupo \u00a0de la USP.<\/p>\n

Por su trabajo, Sedenho y su director de doctorado, el qu\u00edmico Frank Nelson Crespilho, ganaron el Premio Kurt Politzer de Tecnolog\u00eda, otorgado por la Asociaci\u00f3n Brasile\u00f1a de la Industria Qu\u00edmica (Abiquim), en la categor\u00eda Investigador. Coordinador del Grupo de Bioelectroqu\u00edmica e Interfaces del IQSC-USP, Crespilho se dedica desde hace tiempo al desarrollo de sistemas org\u00e1nicos y bioinspirados de conversi\u00f3n de energ\u00eda, tales como las bioc\u00e9lulas de combustible y las bater\u00edas org\u00e1nicas (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 205<\/em>).<\/p>\n

M\u00e1s peque\u00f1o que la punta del dedo \u00edndice \u2013mide 1,5 cent\u00edmetros (cm) de largo por 1,5 cm de ancho y 4 mil\u00edmetros (mm) de espesor\u2013 y con un peso de apenas 0,5 gramo, el prototipo es menos t\u00f3xico que las bater\u00edas tradicionales que se utilizan en el \u00e1mbito m\u00e9dico, que en su composici\u00f3n contienen plata o litio. Crespilho explica que las microbater\u00edas convencionales suelen estar compuestas de electrolitos, que son corrosivos o inflamables en contacto con el aire o el agua, lo que hace que su uso en la medicina revista riesgos, pues los electrolitos son sustancias que conducen la electricidad. \u201cExisten varios tipos de microbater\u00edas en el mercado. Son eficientes, pero su problema es la seguridad. Si una de estas pilas que contienen litio o plata se rompe y entra en contacto con el cuerpo del paciente, podr\u00eda incluso causar la muerte\u201d, se\u00f1ala el investigador.<\/p>\n

En el dispositivo desarrollado por los cient\u00edficos de la USP y Harvard, la matriz de soporte de los electrolitos est\u00e1 compuesta de hidrogel de agarosa, conocido popularmente como gelatina vegetal (vea la infograf\u00eda que figura debajo<\/em>). La agarosa, un biopol\u00edmero compuesto de az\u00facar extra\u00eddo de las algas marinas, es una sustancia ampliamente disponible y de bajo costo. Para la generaci\u00f3n de la corriente el\u00e9ctrica se incorporaron al gel dos tipos de mol\u00e9culas sintetizadas en Harvard, lo que le permite a la microbater\u00eda funcionar con electrolitos acuosos y no corrosivos.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

La inspiraci\u00f3n para una de esas mol\u00e9culas provino de las quinonas, un grupo de sustancias org\u00e1nicas presentes en las ramas, hojas y ra\u00edces de las plantas. El cient\u00edfico Michael J. Aziz, de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias Aplicadas de Harvard, quien particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n, ya estaba trabajando con esas mol\u00e9culas en el desarrollo de grandes bater\u00edas estacionarias, con el prop\u00f3sito de acoplarlas a convertidores de energ\u00eda e\u00f3lica y solar.<\/p>\n

Al equipo de Crespilho se le ocurri\u00f3 la idea de utilizar el hidrogel de agarosa como matriz y aprovechar mol\u00e9culas org\u00e1nicas y organomet\u00e1licas en la elaboraci\u00f3n de las microbater\u00edas. El grupo de S\u00e3o Carlos tiene experiencia en la construcci\u00f3n de sistemas bioelectroqu\u00edmicos para la conversi\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica utilizando mol\u00e9culas org\u00e1nicas y biol\u00f3gicas, que operan en condiciones compatibles con el organismo humano.<\/p>\n

La composici\u00f3n de la bater\u00eda permite desecharla sin causar da\u00f1os al medio ambiente, por lo que entra en la categor\u00eda de los productos ecol\u00f3gicos. Adem\u00e1s, la materia prima utilizada en su producci\u00f3n es renovable, a diferencia del litio, una materia prima cuyas reservas son finitas y cuyo precio fluct\u00faa en el mercado internacional.<\/p>\n

Las bater\u00edas se desarrollaron para su uso en microdispositivos que por el momento son poco conocidos y empleados en el pa\u00eds. \u201cAunque la c\u00e1psula de endoscop\u00eda, que se usa para visualizar el aparato digestivo, ya se comercializa, todav\u00eda no est\u00e1 muy difundida en Brasil\u201d, dice Crespilho. Las pastillas inteligentes, una innovaci\u00f3n a\u00fan m\u00e1s reciente, est\u00e1n equipadas con sensores capaces de detectar bacterias, hemorragias y otros problemas en el sistema gastrointestinal.<\/p>\n

La fisicoqu\u00edmica Susana In\u00e9s C\u00f3rdoba de Torresi, coordinadora del Laboratorio de Materiales Electroactivos del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IQ-USP), considera original y prometedora a la iniciativa de construir una microbater\u00eda de gel de agarosa. \u201cLa idea es excelente. Tenemos que ver c\u00f3mo funcionar\u00e1 en la pr\u00e1ctica cuando se hagan los ensayos cl\u00ednicos\u201d, dice. La microbater\u00eda a\u00fan no ha sido probada en un dispositivo m\u00e9dico para uso humano o animal. Seg\u00fan Torresi, las \u00fanicas preocupaciones se refieren a su estabilidad \u2013no la estabilidad f\u00edsica, sino aquella relativa al funcionamiento del dispositivo\u2013 y su biocompatibilidad.<\/p>\n

Torresi resalta que las microbater\u00edas de uso en el \u00e1rea m\u00e9dica usualmente no necesitan tener un alto voltaje, ya que los microdispositivos donde se utilizar\u00e1n no requieren mucha energ\u00eda. Tambi\u00e9n destaca que su aplicaci\u00f3n resulta m\u00e1s f\u00e1cil cuando se utilizan en dispositivos como las c\u00e1psulas de endoscop\u00eda \u2013de uso \u00fanico y por poco tiempo\u2013 en contraposici\u00f3n con los microchips, que se implantan y permanecen en el cuerpo durante un largo per\u00edodo.<\/p>\n

Para los investigadores de la USP, esta tecnolog\u00eda podr\u00eda utilizarse en un futuro cercano en una gama m\u00e1s amplia de dispositivos, como en el caso de los marcapasos, que regulan los latidos del coraz\u00f3n de los pacientes con cardiopat\u00edas. \u201cPara ello, necesitamos mejorar nuestro proyecto, ya que los marcapasos requieren m\u00e1s energ\u00eda y una bater\u00eda de larga duraci\u00f3n\u201d, explica Sedenho, quien a\u00f1ade que, as\u00ed y todo, para los usos propuestos en el estudio, la tecnolog\u00eda ya se encuentra lo suficientemente desarrollada. \u201cEstamos en condiciones de transferirle el conocimiento a una empresa para que el dispositivo llegue a la sociedad\u201d.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nBater\u00eda de flujo redox acoplada a una bioc\u00e9lula de combustible microbiol\u00f3gica (n\u00ba\u200917\/15714-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca Doctoral \u2013 Exterior; Investigador responsable<\/strong> Frank Nelson Crespilho (USP); Becaria<\/strong> Graziela Sedenho; Inversi\u00f3n<\/strong> R$\u2009109.838,33<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Cient\u00edficos de la USP y de Harvard desarrollan un prototipo fabricado con gelatina vegetal para aplicaciones m\u00e9dicas","protected":false},"author":468,"featured_media":368425,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[297,316],"coauthors":[778],"class_list":["post-368289","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-tecnologia-es","tag-ingenieria","tag-medicina-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/368289","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/468"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=368289"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/368289\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":368886,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/368289\/revisions\/368886"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/368425"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=368289"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=368289"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=368289"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=368289"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}