Los científicos Xiaomeng Liu, Derek Lovley y Jun Yao, de la Universidad de Massachusetts en Amherst, Estados Unidos, descubrieron cómo acondicionar una biopelícula bacteriana para que aproveche la energía de la evaporación del sudor y la convierta en electricidad. Esta biopelícula modificada tiene el potencial de revolucionar el mundo de la electrónica ponible, energizando cualquier dispositivo de esa clase, incluyendo sensores médicos personalizados.
La biopelícula, una lámina de células bacterianas del grosor de una hoja de papel, es producida de forma natural por una versión manipulada de la bacteria Geobacter sulfurreducens. Se sabe que la Geobacter sulfurreducens produce electricidad y de hecho se la ha utilizado anteriormente en baterías microbianas para energizar dispositivos eléctricos. Pero esas pilas requieren que las bacterias sulfurreducens estén bien cuidadas y alimentadas con una dieta constante. Por el contrario, esta nueva biopelícula, que puede suministrar tanta o más energía que una batería de tamaño comparable, está muerta. Y como está muerta, no necesita ser alimentada.
Además, por sus características, es capaz de funcionar continuamente. Obtiene energía de la humedad de la piel. Como la superficie de nuestra piel está constantemente húmeda por el sudor, la biopelícula puede convertir la energía encerrada en la evaporación en energía eléctrica suficiente para energizar dispositivos pequeños.
La G. sulfurreducens crece en colonias que parecen alfombrillas delgadas, y cada uno de los microbios individuales se conecta a sus vecinos a través de una serie de nanocables naturales. Cuando las colonias ya han crecido lo suficiente, el equipo recoge estas alfombrillas y utiliza un láser para esculpir pequeños circuitos en las películas. Una vez hecho esto, las películas se intercalan entre los electrodos y finalmente se sellan en un polímero suave, pegajoso y transpirable que se puede aplicar directamente sobre la piel. Al adherirlo a la piel, queda «enchufado» a esta y ya puede alimentar dispositivos eléctricos pequeños.
El factor limitante de la electrónica ponible siempre ha sido el suministro de energía. Las baterías se agotan y hay que cambiarlas o recargarlas. Además, son voluminosas, pesadas e incómodas. Pero una biopelícula transparente, pequeña y flexible que produce un suministro continuo y constante de electricidad y que puede llevarse puesta como una tirita aplicada directamente a la piel, resuelve todos estos problemas, tal como argumenta Yao.

Ver para adentro

Por otra parte, es de destacar que la ecografía es una ventana segura y no invasiva al funcionamiento del cuerpo, que proporciona a los médicos imágenes en directo de los órganos internos del paciente. Para captar estas imágenes, técnicos cualificados manejan instrumental ultrasónico para dirigir las ondas sonoras hacia la zona deseada del interior del cuerpo del paciente. Estas ondas se reflejan y el resultado de ello permite generar imágenes de alta resolución del órgano o tejido de interés, como por ejemplo el corazón o los pulmones.
En la actualidad, generar imágenes por ultrasonidos requiere equipamiento voluminoso y especializado que solo está disponible en hospitales y consultorios médicos. Pero un nuevo diseño, a cargo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, podría hacer que esta tecnología sea tan fácil de adquirir, transportar y usar como las tiritas que compramos en la farmacia para cubrir pequeñas heridas en la piel.
El nuevo diseño se basa en una singular pegatina ultrasónica, un dispositivo del tamaño de un sello que se adhiere a la piel y puede proporcionar imágenes ultrasónicas continuas de los órganos internos durante 48 horas.
El equipo de Xuanhe Zhao, Chonghe Wang, Xiaoyu Chen y otros aplicó pegatinas de este tipo a voluntarios y ha comprobado que los dispositivos producen imágenes en directo y de alta resolución de los principales vasos sanguíneos, así como de los órganos, incluso de los más profundos, como el corazón, los pulmones y el estómago.
En las pruebas, las pegatinas mantenían una fuerte adhesión y captaban los cambios en los órganos de debajo mientras los voluntarios realizaban diversas actividades, incluyendo estar sentado, estar de pie, correr y pedalear en una bicicleta.
Los ingenieros del MIT han diseñado un parche adhesivo, a modo de pegatina, que obtiene imágenes intracorporales desde el punto exterior en la piel donde haya sido pegado. El dispositivo, del tamaño de un sello, puede proporcionar imágenes ecográficas continuas de los órganos internos durante 48 horas. (Imagen: Felice Frankel. CC BY-NC-ND 3.0)
El diseño actual requiere conectar las pegatinas a instrumentos que traducen las ondas sonoras reflejadas en imágenes. Los investigadores señalan que, incluso en su forma actual, las pegatinas podrían tener aplicaciones inmediatas. Por ejemplo, los dispositivos podrían aplicarse a pacientes ingresados en hospitales, de forma similar a como se hace con los parches adheribles que se utilizan para los electrocardiogramas, y generarían imágenes continuas de los órganos internos sin necesidad de que un técnico mantenga una sonda en su sitio durante largos periodos de tiempo.
Si se consigue que los dispositivos funcionen de forma inalámbrica (un objetivo en el que el equipo ya está trabajando actualmente), las pegatinas ultrasónicas podrían convertirse en dispositivos portátiles que los pacientes podrían llevarse a casa desde el consultorio médico o incluso comprar en una farmacia.
Zhao y sus colegas exponen los detalles técnicos de su dispositivo en la revista académica Science, bajo el título “Bioadhesive Ultrasound for Long-term Continuous Imaging of Diverse Organs”. (Fuente: NCYT de Amazings)