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Energia biologicamente compatível para implantes médicos sem baterias

Energia biologicamente compatível para implantes médicos sem baterias
A demonstração de conceito é promissora porque torna-se possível gerar energia continuamente, dispensando-se cirurgias para troca de baterias.[Imagem: Islam Mosa (Universidade de Connecticut)/Maher El-Kady(UCLA)]

Energia corporal

Um novo sistema de armazenamento de energia opera a partir de fluidos presentes no corpo humano.

Batizado por seus criadores de "supercapacitor biológico", o dispositivo opera usando íons - átomos com carga elétrica - de fluidos corporais, como o soro sanguíneo ou a urina.

Assim, ao contrário das baterias usadas atualmente nos implantes médicos, ele não representa risco biológico ao corpo humano.

Além disso, o dispositivo pode funcionar acoplado com nanogeradores, usados na chamada colheita de energia, que convertem calor e movimento do corpo humano em eletricidade - de forma comparável à que os relógios mecânicos automáticos dão corda em si mesmos usando o movimento do braço de quem os usa.

A eletricidade colhida pelo nanogerador é então capturada e armazenada pelo supercapacitor, uma combinação com potencial para fornecer energia de forma contínua, eliminando a necessidade de cirurgias para troca de baterias nos implantes.

Biossupercapacitor

O novo supercapacitor biologicamente compatível é feito de um nanomaterial de carbono - grafeno - mesclado com camadas com proteínas humanas modificadas, tudo combinado de modo a formar um eletrodo, um condutor através do qual a eletricidade gerada pelo nanogerador pode entrar ou sair.

"Ao contrário das baterias, que usam reações químicas, que envolvem produtos químicos tóxicos e eletrólitos para armazenar energia, esta nova classe de biossupercapacitores armazena energia utilizando íons prontamente disponíveis ou moléculas carregadas do soro sanguíneo," disse Islam Mosa, responsável pela criação do dispositivo juntamente com colegas das universidades de Connecticut e da Califórnia em Los Angeles.

Os marcapassos mais modernos têm tipicamente de 6 a 8 milímetros de espessura, e cerca da metade desse espaço é ocupada pela bateria. O novo supercapacitor tem apenas 1 micrômetro de espessura - muito menor do que a espessura de um cabelo humano, além de ser flexível, podendo se dobrar ou torcer dentro do corpo sem qualquer dano mecânico. Ele também armazena mais carga do que as baterias de lítio de tamanho similar usadas nos marcapassos.

Embora ainda não tenham sido feitos testes com implantes reais, a equipe garante que o supercapacitor é inofensivo para os sistemas biológicos do corpo. Ainda que esses dispositivos de armazenamento de energia - os supercapacitores - não venham sendo amplamente utilizados em dispositivos médicos, este protótipo mostra que eles podem ser uma opção viável.

Bibliografia:

Ultrathin Graphene-Protein Supercapacitors for Miniaturized Bioelectronics
Islam M. Mosa, Ajith Pattammattel, Karteek Kadimisetty, Paritosh Pande, Maher F. El-Kady, Gregory W. Bishop, Marc Novak, Richard B. Kaner, Ashis K. Basu, Challa V. Kumar, James F. Rusling
Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.201700358




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