Si podemos aprovechar la energía del interior del cuerpo, puede que logremos estimular el desarrollo de una nueva generación de dispositivos implantables que funcionen mientras el paciente esté vivo y que no requiera de baterías voluminosas – un conflicto típico que confrontan los ingenieros biomédicos. Los investigadores de la Case Western Reserve University lograron generar electricidad a partir de productos químicos naturales dentro del abdomen de la cucaracha.
Los investigadores piensan habilitar a las cucarachas con sensores para lograr que realicen trabajos esporádicos, pero instintivamente nos aterroriza la posibilidad de cucarachas controladas externamente por un verdadero ser humano. Nosotros preferimos ver este tipo de tecnología energizando un desfibrilador implantable que no tiene que ser cambiado mas o menos cada diez años.
Desde el anuncio:
La clave para convertir la energía química es el uso de enzimas en serie en el ánodo.
La primera enzima rompe el azúcar, la trehalosa – que una cucaracha produce constantemente a partir de sus alimentos – en dos azúcares simples, llamados monosacáridos. La segunda enzima oxida los monosacáridos, liberando electrones.
La corriente fluye cuando los electrones son atraídos hacia el cátodo, donde el oxígeno del aire toma los electrones y se reduce a agua.
Después de probar el sistema con las soluciones de trehalosa, se insertaron los electrodos en el prototipo de un seno de sangre en el abdomen de una cucaracha hembra, lejos de los órganos internos críticos.
“Los insectos tienen un sistema circulatorio abierto, de manera que la sangre no está bajo mucha presión”, explicó Ritzmann. “Digamos que como en el caso de un vertebrado, donde si se le empuja una sonda en una vena o, lo que es peor, en una arteria (que es de presión muy alta), la sangre no sale a ninguna presión. O sea que, básicamente, esto es bastante benigno. De hecho, no es raro que el insecto se enderece y luego se vaya caminando o corriendo.”
Los investigadores encontraron que las cucarachas no sufrieron ningún daño a largo plazo, lo cual es un buen augurio para su uso a largo plazo.
Para determinar la salida de la céluda de combustible, el grupo utilizó un instrumento llamado potenciostato. La densidad de potencia máxima alcanzó cerca de 100 microvatios por centímetro cuadrado a 0,2 voltios. La densidad de corriente máxima fue de alrededor de 450 microamperios por centímetro cuadrado.
El estudio se estuvo desarrollando durante cinco años. El progreso se detuvo durante casi un año debido a las dificultades con la trehalasa – la primera enzima utilizada en la serie.
Lee sugirió realizar la síntesis química del gen de trehalasa para generar un plásmido de expresión, que es una molécula de ADN aparte del ADN cromosómico, para permitir la producción de grandes cantidades de la enzima purificada del Escherichia coli. “Michelle comenzó entonces a recoger enzimas que demostraron tener actividades específicas más alta que las obtenidas de fuentes comerciales”, dijo Lee. “La nueva enzima condujo al éxito.”
Enlace: Implanted biofuel cell converts bug’s chemistry into electricity
Journal of the American Chemical Society: An Implantable Biofuel Cell for a Live Insect
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