Pesquisadores da Universidade de Oxford deram um passo significativo no sentido de criar baterias macias em miniatura para uso em uma variedade de aplicações biomédicas, incluindo desfibrilação e estimulação de tecidos cardíacos. O trabalho foi publicado hoje na revista Engenharia Química da Natureza.
O desenvolvimento de pequenos dispositivos inteligentes, menores que alguns milímetros cúbicos, exige fontes de energia igualmente pequenas. Para dispositivos biomédicos minimamente invasivos que interagem com tecidos biológicos, estas fontes de energia devem ser fabricadas a partir de materiais macios. Idealmente, estes também deveriam ter características como alta capacidade, biocompatibilidade e biodegradabilidade, ativação acionável e capacidade de serem controlados remotamente. Até o momento, não houve nenhuma bateria que pudesse atender a esses requisitos de uma só vez.
Para atender a esses requisitos, pesquisadores do Departamento de Química e do Departamento de Farmacologia da Universidade de Oxford desenvolveram uma bateria de íons de lítio macia e em miniatura construída a partir de gotículas de hidrogel biocompatíveis. Montagem suportada por surfactante (montagem auxiliada por moléculas semelhantes a sabão), uma técnica relatada pelo mesmo grupo no ano passado na revista Naturezaé usado para conectar três gotículas em microescala com volume de 10 nanolitros. Diferentes partículas de íons de lítio contidas em cada uma das duas extremidades geram a energia de saída.
‘Nossa bateria de gotículas é ativada por luz, recarregável e biodegradável após o uso. Até o momento, é a menor bateria de hidrogel de íons de lítio e tem uma densidade de energia superior’, disse o Dr. Yujia Zhang (Departamento de Química da Universidade de Oxford), pesquisador principal do estudo e professor assistente inicial na École Polytechnique Fédérale de Lausana. “Usamos a bateria de gotículas para alimentar o movimento de moléculas carregadas entre células sintéticas e para controlar o batimento e a desfibrilação dos corações dos ratos. Ao incluir partículas magnéticas para controlar o movimento, a bateria também pode funcionar como um transportador móvel de energia.
Os tratamentos cardíacos de prova de conceito foram realizados no laboratório do Professor Ming Lei (Departamento de Farmacologia), eletrofisiologista sênior em arritmias cardíacas. Ele disse: ‘A arritmia cardíaca é uma das principais causas de morte em todo o mundo. Nossa aplicação de prova de conceito em modelos animais demonstra um novo e excitante caminho de dispositivos sem fio e biodegradáveis para o manejo de arritmias”.
O professor Hagan Bayley (Departamento de Química), líder do grupo de pesquisa do estudo, disse: ‘A pequena bateria macia de íons de lítio é a mais sofisticada de uma série de unidades de energia em microescala desenvolvidas pelo Dr. Zhang e aponta para um futuro fantástico para biocompatibilidade dispositivos eletrônicos que podem operar em condições fisiológicas.’
Os pesquisadores registraram um pedido de patente através da Oxford University Innovation. Eles prevêem que a pequena bateria versátil, particularmente relevante para robôs de pequena escala para bioaplicações, abrirá novas possibilidades em diversas áreas, incluindo a medicina clínica.