Método pioneiro para a diabetes: esta pila é capaz de xerar electricidade co exceso de azucre en sangue
Na diabetes de tipo 1, o organismo non produce insulina. Isto significa que os pacientes teñen que obter a hormona externamente para regular os seus niveis de azucre en sangue. Hoxe en día, isto conséguese sobre todo mediante bombas de insulina que se conectan directamente ao corpo. Estes dispositivos, da mesma forma que outras aplicacións médicas como os marcapasos, requiren dunha subministración fiábel de enerxía, que na actualidade é obtida, principalmente, de pilas dun só uso ou recargábeis.
Agora, un equipo de investigadores do Departamento de Ciencia e Enxeñaría de Biosistemas da ETH Zürich de Basilea (Suíza) puxo en práctica unha idea aparentemente futurista: desenvolver unha pila de combustíbel implantábel que utiliza o exceso de azucre en sangue (glicosa) dos tecidos para xerar enerxía eléctrica.
O persoal investigador combinou a pila con células beta artificiais desenvolvidas polo seu grupo hai varios anos. Estas producen insulina con só pulsar un botón e reducen eficazmente os niveis de glicosa en sangue, de forma moi parecida aos seus modelos naturais no páncreas. "Moitas persoas, sobre todo nos países industrializados occidentais, consomen máis carbohidratos dos que necesitan na súa vida diaria. Isto conduce á obesidade, a diabetes e as enfermidades cardiovasculares. De aí xurdiu a idea de utilizar este exceso de enerxía metabólica para producir electricidade e alimentar dispositivos biomédicos", explicou Martin Fussenegger, responsábel da investigación, que se publicou na revista científica Advanced Materiais.
No corazón da pila de combustíbel hai un ánodo (eléctrodo) feito de nanopartículas de cobre, que o equipo de Fussenegger creou especificamente para esta aplicación. Está formado por nanopartículas a base de cobre e desdobra a glicosa en ácido glucónico e un protón para xerar electricidade, que pon en marcha un circuíto eléctrico. Envolta nunha tea non tecida e recuberta de alxinato, un produto de algas aprobado para uso médico, a pila aseméllase a unha pequena bolsiña de té que pode implantarse baixo a pel. O alxinato absorbe o líquido corporal e permite que a glicosa pase do tecido á pila de combustíbel.
Nun segundo paso, os investigadores axustaron a pila a unha cápsula que contén células beta artificiais, que poden estimularse para producir e segregar insulina mediante corrente eléctrica ou luz LED azul. Fussenegger e os seus colegas xa probaron este tipo de células de deseño hai algún tempo, en 2016. O sistema combina a xeración sostida de enerxía e a administración controlada de insulina.
No que respecta á pila, esta rexistra un exceso de glicosa e empeza a xerar enerxía. A enerxía eléctrica utilízase entón para estimular as células para que produzan e liberen insulina no sangue. Como resultado, a glucemia descende até un nivel normal. Cando cae por baixo dun determinado limiar, detense a produción de electricidade e insulina.
A enerxía eléctrica fornecida pola pila de combustíbel é suficiente non só para estimular as células de deseño, senón tamén para permitir que o sistema implantado comuníquese con dispositivos externos, como un teléfono intelixente. Isto permite aos posíbeis usuarios e usuarias axustar o sistema a través da correspondente app. O persoal médico tamén podería acceder a el a distancia e realizar axustes.
"O novo sistema regula de forma autónoma os niveis de insulina e glicosa en sangue e podería utilizarse para tratar a diabetes no futuro", detallou Fussenegger. O sistema actual, con todo, é só un prototipo. Malia que os investigadores probárono con éxito en ratos, non poden convertelo nun produto comercializábel. "Levar un dispositivo así ao mercado está moi por riba dos nosos recursos financeiros e humanos", recoñeceu Fussenegger. Para iso precisaríase un socio industrial cos recursos e coñecementos adecuados.