Novas biobaterias podem ser carregadas no interior do corpo humano

Imagine se pudéssemos carregar dispositivos dentro do corpo. Isso levaria a grandes desenvolvimentos na investigação biomédica e em novas aplicações ao nível de sensores químicos, sistemas de distribuição de medicamentos e de estimulação elétrica.

Agora, os investigadores da Universidade de Binghamton inventaram uma biobateria do tamanho de uma cápsula que acreditam ser uma solução para o intestino delgado, um órgão de difícil acesso, informou um comunicado de imprensa da instituição, publicado na quinta-feira. O estudo foi divulgado na Advanced Energy Materials.

“Há algumas regiões do intestino delgado que são difíceis de alcançar e é por isso que foram desenvolvidas câmaras fotográficas ingeríveis, para resolver esse problema”, disse o professor Seokheun “Sean” Choi, membro do corpo docente do Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, que liderou a equipa.

“Elas podem fazer muitas coisas, tais como captar imagens e fazer deteção física, bem como fornecer medicamentos. Até agora, a eletrónica está a utilizar baterias primárias, que têm um nível de energia finito e não funcionam a longo prazo”, indicou.

Esta nova solução baseia-se nas descobertas que Choi fez durante a última década sobre a utilização de bactérias para criar baixos níveis de eletricidade que possam alimentar os sensores e as ligações Wi-Fi.

No entanto, as opções dentro do intestino delgado são menos viáveis: as baterias tradicionais podem ser prejudiciais à saúde; a transferência de energia sem fios do exterior do corpo é ineficaz; o corpo não fornece alterações suficientes para a energia térmica e o movimento intestinal é demasiado lento para a energia mecânica.

As biobaterias apresentadas por Choi fornecem uma abordagem completamente nova, que consiste em células de combustível microbianas, compostas por bactérias Bacillus subtilis em forma de esporos, que permanecem inertes até chegarem ao intestino delgado.

“Como se faz para que a sua célula microbiana de combustível funcione seletivamente no intestino delgado? Utilizamos uma membrana sensível ao pH, que requer determinadas condições para ser ativada”, explicou Choi.

“Quando olhamos para o trato gastrointestinal, o esófago tem um pH neutro, o mesmo que o intestino delgado, mas o tempo de trânsito é de apenas 10 segundos. Não será ativado nesta área e nunca funcionará no estômago porque este órgão tem um pH muito baixo. Funciona apenas no intestino delgado”, continuou.

Para os indivíduos que não podem ingerir bactérias, Choi disse que os organismos estão cheios de micróbios não tóxicos, que ajudam na digestão e têm outras funções.

“Utilizamos os esporos como biocatalisadores adormecidos e armazenáveis. Os esporos podem ser germinados quando os nutrientes estão disponíveis e podem retomar a vida vegetativa e gerar energia”, esclareceu o investigador.

No futuro, a equipa quer aumentar a velocidade a que a célula de combustão germina completamente. Atualmente, leva cerca de uma hora.

Além disso, a célula gera cerca de 100 microwatts por centímetro quadrado de densidade de potência – suficiente para a transmissão sem fios, mas 10 vezes mais ofereceria muito mais opções de utilização.

“Acredito que a nossa célula de micro-combustível tem um enorme potencial, mas temos um longo caminho a percorrer”, apontou Choi.

As baterias têm agora que ser testadas em animais e em humanos, assim como em estudos de biocompatibilidade.