El MIT creó una batería ingerible que se disuelve en el cuerpo para alimentar dispositivos médicos

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) desarrollaron baterías biorreabsorbibles de 1,84 voltios capaces de alimentar cápsulas ingeribles para administrar fármacos, registrar datos o estimular funciones del estómago. El sistema se degrada y puede ser absorbido por el organismo, lo que reduciría los riesgos para los pacientes y el impacto ambiental de los dispositivos expulsados, informó MIT News, el portal de noticias del instituto.

Las pruebas demostraron que una de las cápsulas produjo estimulación eléctrica continua durante hasta tres días dentro del tracto gastrointestinal. En animales, 20 minutos de estimulación en el estómago elevaron cerca de 50% los niveles de grelina, una hormona vinculada al hambre.

El estudio fue publicado en Nature Chemical Engineering y tuvo como autor principal al exinvestigador posdoctoral del MIT Mehmet Girayhan Say. Giovanni Traverso, profesor de ingeniería mecánica del MIT, gastroenterólogo del Brigham and Women’s Hospital y miembro asociado del Broad Institute del MIT y Harvard, fue el autor sénior de la investigación.

Batería absorbible de magnesio y molibdeno

Las baterías emplean magnesio como ánodo y trióxido de molibdeno como cátodo, dos materiales que pueden tolerarse en pequeñas cantidades dentro del cuerpo humano. También contienen un electrolito de gel líquido iónico y fueron diseñadas para degradarse por completo tras cumplir su función.

“Para muchos de los sistemas que desarrollamos necesitamos energía, y alimentamos el sistema de distintas maneras”, explicó Traverso, quien agregó: “A menudo usamos baterías, por lo que la pregunta era si podíamos desarrollar una batería biorreabsorbible y luego aplicarla a una variedad de áreas”.

El equipo fabricó dos versiones: un disco de 7,5 milímetros de diámetro y una barra rectangular de 24 milímetros de largo. Al exponerlas a una solución muy ácida similar al jugo gástrico, las baterías funcionaron con normalidad durante unos tres días; después, su rendimiento comenzó a disminuir gradualmente hasta degradarse por completo en unas semanas.

Durante la última década, el laboratorio de Traverso desarrolló cápsulas ingeribles destinadas a controlar signos vitales, administrar diversos medicamentos y detectar sobredosis de opioides, sustancias que incluyen analgésicos recetados y drogas como la heroína o el fentanilo. Algunos de esos dispositivos no requieren una fuente de energía, pero otros fueron alimentados de forma inalámbrica desde el exterior, mediante energía obtenida en el tracto gastrointestinal o con pequeñas pilas de botón.

Las pilas convencionales suelen contener litio, óxido de plata u otros metales y pueden representar un riesgo si su recubrimiento protector se daña durante el recorrido por el aparato digestivo. El uso de materiales absorbibles permitiría que los dispositivos fueran autónomos sin depender de una fuente externa.

“Esos materiales son conocidos por ser relativamente seguros. Ese fue el principal criterio: pensar en materiales que pudieran ser tolerados por los seres humanos”, precisó Traverso.

Estimulación gástrica para la pérdida de apetito

La batería rectangular fue incorporada a un dispositivo degradable que el equipo había presentado en 2023 para aplicar una pequeña corriente eléctrica sobre el revestimiento del estómago. En trabajos anteriores, el grupo comprobó que esa descarga podía estimular a las células endocrinas gástricas para producir grelina.

El aumento de esta hormona podría ser útil frente a enfermedades asociadas con náuseas o pérdida del apetito, como la caquexia, la pérdida de masa corporal que puede afectar a pacientes con cáncer u otras enfermedades crónicas. La versión inicial del dispositivo utilizaba dos pilas de botón de óxido de plata, similares a las presentes en aparatos ingeribles aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos.

Al sustituirlas por las nuevas baterías de magnesio y trióxido de molibdeno, los investigadores lograron que casi todo el aparato fuera biorreabsorbible. La excepción es una placa de circuito impreso; los componentes que no se absorban pueden atravesar el tracto gastrointestinal y ser expulsados.

Say destacó que el experimento superó la etapa conceptual: “Lo que hace que este trabajo sea interesante es que pudimos demostrar que una batería biorreabsorbible no es solo un concepto. De hecho, puede alimentar funciones clínicamente relevantes dentro del tracto gastrointestinal y luego simplemente disolverse”.

Comunicación desde el estómago a distancia

La batería en forma de disco también fue integrada en un dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) diseñado para ayudar a los pacientes a cumplir sus horarios de medicación. La cápsula transmite su ubicación dentro del tracto gastrointestinal mediante una etiqueta biorreabsorbible fabricada con molibdeno y celulosa.

El sistema anterior, denominado SAFARI, utilizaba etiquetas RFID pasivas alimentadas con energía obtenida del organismo. Esa modalidad limitaba el alcance de la comunicación.

En animales, las nuevas etiquetas pudieron recibir energía de la batería discoide y transmitir de forma continua desde el interior del aparato digestivo. El alcance llegó a 1,5 metros, una distancia superior a la que permitía el sistema pasivo.

Los investigadores preparan un ensayo clínico para SAFARI que, según sus previsiones, comenzaría dentro de aproximadamente dos años. Traverso señaló que la degradación de los materiales también podría disminuir la carga ambiental de las baterías que terminan en el sistema de aguas residuales.

“Los beneficios son dobles: por un lado, la capacidad de ser biorreabsorbible; por otro, el potencial de minimizar el impacto ambiental porque los materiales también se degradarán en el ambiente”, enfatizó Traverso.