Sensores intraestomacales energizados por el ácido del estómago

Unos ingenieros han diseñado y demostrado una diminuta pila eléctrica (celda voltaica) que se mantiene gracias a los fluidos ácidos del estómago. El sistema puede generar suficiente energía para alimentar pequeños sensores o dispositivos de suministro interno de fármacos que puedan residir en el tracto gastrointestinal durante largos periodos de tiempo.

El nuevo avance podría llevar a una nueva generación de píldoras electrónicas ingeribles que algún día podrían dar lugar a formas novedosas de vigilar la salud de los pacientes y/o tratar enfermedades. Este tipo de energía ofrece una alternativa más segura y de menor costo a las baterías tradicionales usadas ahora para energizar tales dispositivos.

La singular pila es obra del equipo de Giovanni Traverso, del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer, dependiente del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos. Traverso es también un gastroenterólogo e ingeniero biomédico en el BWH (Brigham and Women’s Hospital), de Boston, Massachusetts.

Traverso y Robert Langer (MIT) construyeron y probaron con anterioridad muchos dispositivos que se pueden ingerir y que sirven para medir condiciones fisiológicas como la temperatura, el ritmo cardiaco y el respiratorio, o aplicar de modo más eficaz fármacos para tratar enfermedades como la malaria.

Los investigadores del MIT y del BWH han diseñado una celda voltaica ingerible que se alimenta de los fluidos ácidos del estómago. (Foto: Diemut Strebe)

Estos aparatos son energizados habitualmente con pequeñas baterías, pero las convencionales se descargan con el paso del tiempo y suponen un posible riesgo para la seguridad del paciente. A fin de superar esas desventajas, Langer y Traverso trabajaron con Phillip Nadeau y Anantha Chandrakasan, del MIT, cuya especialidad es el desarrollo de electrónica de baja energía.

El equipo de investigación se inspiró en un tipo de celda voltaica muy simple conocida como batería de limón, que consiste en dos electrodos (a menudo un clavo galvanizado y un penique de cobre) encajados en un limón. El ácido cítrico de este último transporta una pequeña corriente eléctrica entre los dos electrodos.

Para reproducir esa estrategia, los investigadores unieron electrodos de zinc y cobre a la superficie de un sensor ingerible. El zinc emite iones hacia el ácido del estómago para energizar el circuito voltaico, generando suficiente energía para alimentar un sensor comercial de temperatura y un transmisor de 900 MHz.

En pruebas con cerdos, los aparatos precisaron de una media de seis días para viajar a través del tracto digestivo. Mientras permaneció en el estómago, la celda o célula voltaica produjo suficiente energía para alimentar el sensor de temperatura y transmitir inalámbricamente los datos hacia una estación base situada a 2 metros de distancia, enviando una señal cada 12 segundos.

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