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Poder de la glucosa
Los científicos han implantado la primera célula de biocombustible de glucosa funcional en un animal vivo. A diferencia de las baterías que suministran energía a los implantes, es posible que no sea necesario extraer y reemplazar quirúrgicamente un dispositivo generador de energía, porque la glucosa es una fuente de energía potencialmente ilimitada.
Dulce poder: Los científicos implantaron un dispositivo alimentado con glucosa en la cavidad abdominal de una rata y midieron su rendimiento durante tres meses. El dispositivo de glucosa consta de electrodos hechos de discos de grafito comprimido que contienen enzimas que catalizan la oxidación de la glucosa. Los electrodos se colocan dentro de una bolsa de diálisis que mantiene las enzimas adentro pero permite que fluyan la glucosa y el oxígeno.
El dispositivo utiliza enzimas para recolectar energía de la glucosa y el oxígeno que se encuentran naturalmente en el cuerpo. Los intentos anteriores de utilizar un dispositivo de este tipo en animales han fracasado porque las enzimas han requerido condiciones ácidas o fueron inhibidas por partículas cargadas en el fluido que rodea a las células. Pero Philippe Cinquin y su equipo de la Universidad Joseph Fourier en Grenoble, Francia, superaron estos obstáculos al confinar enzimas seleccionadas dentro de discos de grafito que se colocaron en bolsas de diálisis. La glucosa y el oxígeno fluyeron hacia el dispositivo, pero las enzimas permanecieron en su lugar y catalizaron la oxidación de la glucosa para generar energía eléctrica.
El equipo implantó quirúrgicamente el dispositivo en la cavidad abdominal de dos ratas. La potencia máxima del dispositivo fue de 6,5 microvatios, que se acerca a los 10 microvatios que requieren los marcapasos. La potencia se mantuvo alrededor de dos microvatios durante 11 días en una rata, y la otra rata mostró subproductos de la oxidación de la glucosa en la orina durante tres meses, lo que indica que el dispositivo dura al menos ese tiempo. Este es un gran avance para el campo de las células de biocombustible implantables, dice Shelley Minteer, electroquímica de la Universidad de Saint Louis.
Es un artículo bastante interesante que demuestra por primera vez que se puede generar energía eléctrica a partir de fluidos corporales, dice Itamar Willner, químico biomolecular de la Universidad Hebrea de Jerusalén.
La tecnología podría usarse para una variedad de aplicaciones, como estimuladores neuronales y del crecimiento óseo, dispositivos de administración de fármacos, bombas de insulina y biosensores, dice Eileen Yu, ingeniera química de la Universidad de Newcastle. Pero si las enzimas permanecen estables durante un largo período de tiempo es una preocupación, dice ella. Y la eficiencia de la transferencia de electrones entre enzimas y electrodos debería mejorarse, dice.
Cinquin cree que su equipo puede mejorar su eficiencia. Soy optimista de que obtendremos decenas de milivatios en versiones futuras, dice.
A continuación, a los autores les gustaría probar el dispositivo durante períodos de tiempo más largos en animales más grandes, mejorar su diseño e incorporar materiales biocompatibles. Si la industria encuentra la voluntad de participar en el desarrollo tecnológico de las células de biocombustible, estoy seguro de que el uso de células de biocombustible para impulsar implantes médicos se materializará en un período de tiempo muy corto, dice Willner.