Glicose do corpo gera eletricidade para implantes médicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/06/2022

Chip de silício com 30 microcélulas de combustível de glicose individuais.
[Imagem: Kent Dayton]

Combustível do corpo para gerar eletricidade

A glicose é o combustível que alimenta cada célula do nosso corpo, produzida conforme metabolizamos os alimentos em açúcar.

Então, será que não poderíamos usar a mesma glicose para alimentar implantes médicos e outros equipamentos que nos ajudarão a monitorar nossa saúde no futuro?

A resposta é um retumbante sim, garantem Philipp Simons e seus colegas do MIT, nos EUA, e da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha.

Para isso, Simons projetou um novo tipo de célula de combustível que converte a glicose diretamente em eletricidade.

O gerador mede apenas 400 nanômetros de espessura, ou cerca de 1/100 do diâmetro de um fio de cabelo humano. Ao "queimar" glicose como combustível, a célula gera cerca de 43 microwatts de eletricidade por centímetro quadrado, alcançando a maior densidade de energia de qualquer célula de combustível de glicose já demonstrada até hoje sob condições ambientais.

A biocélula também é resistente, capaz de suportar temperaturas de até 600 ºC, o que é importante porque significa que ela permanecerá estável através do processo de esterilização de alta temperatura necessário para os dispositivos implantáveis.

A grande vantagem da nova célula de glicose é a sua "alma de cerâmica".
[Imagem: Philipp Simons et al. - 10.1002/adma.202109075]

Célula de cerâmica

A equipe não é a primeira a propor ou construir uma célula de combustível de glicose, que foi introduzida na década de 1960, desde então mostrando potencial para converter a energia química da glicose em energia elétrica.

Mas as células de combustível de glicose tipicamente se basearam em polímeros macios e frágeis, sendo deixadas de lado quando surgiram as baterias de lítio, que se tornaram a fonte de energia padrão para implantes médicos, principalmente o marcapasso cardíaco.

O coração desta célula de combustível de glicose, por outro lado, é feito de cerâmica, um material que mantém suas propriedades eletroquímicas mesmo em altas temperaturas e escalas em miniatura.

Os pesquisadores preveem que será possível fabricá-la na forma de filmes ou revestimentos ultrafinos, posteriormente enrolados em implantes para alimentar passivamente a eletrônica, usando o abundante suprimento de glicose do corpo.

Esquema de funcionamento da célula a combustível de glicose.
[Imagem: Philipp Simons et al. - 10.1002/adma.202109075]

Célula a combustível de glicose

O projeto básico de uma célula de combustível de glicose consiste em três camadas: Um ânodo superior, um eletrólito intermediário e um cátodo inferior. O ânodo reage com a glicose nos fluidos corporais, transformando o açúcar em ácido glucônico.

Essa conversão eletroquímica libera um par de prótons e um par de elétrons, que são separados pelo eletrólito, que conduz os prótons através da célula de combustível, onde eles se combinam com o ar para formar moléculas de água - um subproduto inofensivo que o próprio corpo se incumbe de lidar. Enquanto isso, os elétrons isolados fluem para um circuito externo, onde podem ser usados para alimentar um dispositivo eletrônico.

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