Por vez primera, investigadores del MIT utilizan como fuente de energía para un dispositivo electrónico implantable una batería natural, en lo profundo del oído interno. ¿Qué avances en materia de implantes y dispositivos de monitoreo podrían darse si se aprovechan los generadores eléctricos naturales con los que cuenta nuestro cuerpo?
Imagen: Patrick P. Mercier
En lo profundo del oído interno de los mamíferos se encuentra una batería natural – una cámara llena de iones que producen un potencial eléctrico para enviar señales neuronales. En una publicación reciente del diario Natural Biotechnology, un equipo de investigadores del MIT, la Enfermería del Ojo y Oido de Massachusetts (MEEI – Massachusetts Eye and Ear Infirmary) y la División de Ciencias de la Salud y Tecnología de Harvard (HST – Health Sciences and Technology) demostraron por vez primera que esta batería podría darle energía a dispositivos electrónicos implantables sin afectar la audición.
Los dispositivos podrían monitorear actividad biológica en los oídos de las personas con problemas auditivos o de balance, o respuestas a terapias. Eventualmente, podrían incluso dar terapias por si mismos.
En experimentos, Konstantina Stankovic, un cirujano otologico del MEEI, el estudiante graduado de HST Andrew Lysaght implantaron electrodos en las baterías biológicas de los oídos de conejillos de indias. Pegados a los electrodos iban don dispositivos electrónicos de bajo consumo desarrollados por los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas (MTL – Microsystems Technology Laboratories) del MIT. Después de los implantes, los conejillos de indias respondieron normalmente a las pruebas auditivas, y los dispositivos pudieron transmitir de manera inalámbrica datos sobre las condiciones químicas del oído a un receptor externo. Stankovic dijo:
En el pasado, la gente pensó que el espacio donde el alto potencial se encuentra localizado era inaccesible para los dispositivos implantables, por que podría ser muy peligroso si lo invades. Hemos sabido por 60 años que esta batería existe y que es realmente importante para la audición normal, pero nadie ha intentado usar esta batería para darle energía a dispositivos electrónicos útiles.
Imagen: Patrick P. Mercier
El oído convierte una fuerza mecánica – la vibración del tímpano – en una señal electro-química que puede ser procesada por el cerebro; la batería biológica es la fuente de la corriente de esa señal. Localizada en la parte del oído llamada cóclea, la cámara de la batería está dividida por una membrana, algunas de esas células se especializan en bombear iones. Un desbalance de iones de potasio y el sodio en los lados opuestos de la membrana, junto con el arreglo particular de bombas, crea un voltaje eléctrico.
Aunque el voltaje es el más alto del cuerpo (al menos fuera de células individuales), sigue siendo muy bajo. Además, para no alterar la audición, un dispositivo energizado por la batería biológica solo puede cosechar una pequeña fracción de su poder. Chips de bajo consumo, sin embargo, son precisamente el área de habilidad del grupo de Anantha Chandrakasan en el MTL.
Cliff Megerian, presidente de otolarringología la Universidad Case Western Reserve y en Hospitales Universitarios del Centro Médico Case, dice que ve tres posibles aplicaciones para el trabajo de los investigadores: en implantes cocleanos, y en ayuda para diagnósticos e implantes auditivos.
El hecho de que puedes generar la energía para un bajo voltaje de la misma cóclea presenta la posibilidad de usar eso como una fuente de poder para hacer funcionar un implante cocleano. Imagina si pudiéramos medir el voltaje en varios estados de una enfermedad. Podría haber potenciales algoritmos para diagnosticar aberraciones en la salida eléctrica. No estoy listo para decir que la iteración actual de la tecnología está lista. Si pudiéramos tomar ventaja de la fuente natural de energía de la cóclea, podría llevar a la teoría de amplificación del futuro.
Fuente
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/biological-battery-1107.html