Uma bateria ingerível à base de papel alimentou dispositivos médicos dentro de porcos durante até três dias, antes de se decompor gradualmente, revela um novo estudo.
Engolir as pilhas deixou de ser uma má ideia.
Cientistas construíram uma bateria de papel que se pode engolir, capaz de alimentar dispositivos médicos dentro do corpo e de se desfazer aos poucos depois de cumprir a sua função.
Até agora, a bateria só foi testada em porcos, nos quais alimentou dispositivos durante até três dias. Se se provar segura e eficaz em pessoas, pode vir a alimentar dispositivos temporários no aparelho digestivo — e evitar a cirurgia para retirar do corpo uma bateria normal quando o aparelho deixa de ser necessário.
“Estou muito entusiasmado com este trabalho”, disse Reza Ghodssi, professor da University of Maryland, que não participou no estudo, ao Live Science.
“A bateria é o componente que ocupa mais espaço num dispositivo ingerível, por isso tudo o que consiga fornecer a energia necessária e, ao mesmo tempo, reduzir o tamanho da cápsula é muito promissor”, acrescenta.
Entre os exemplos de dispositivos médicos ingeríveis estão os que detetam hemorragias, libertam medicamentos ou estimulam tecidos ou órgãos específicos.
As baterias convencionais usadas em dispositivos ingeríveis não são apenas grandes: também têm de se manter seladas, para evitar que os materiais internos passem para os tecidos à volta e causem danos.
A nova bateria, que foi apresentada num artigo publicado esta segunda-feira na revista Nature Chemical Engineering, é feita de materiais que se dissolvem aos poucos no ambiente ácido do trato gastrointestinal. Depois,são absorvidos em segurança, sem deixar fragmentos nocivos nem subprodutos tóxicos.
A bateria é construída em camadas.
Uma liga de magnésio forma o ânodo (o terminal negativo da bateria), enquanto o cátodo (terminal positivo) contém trióxido de molibdénio e carvão ativado.
Entre os dois lados há um eletrólito biodegradável que permite à bateria gerar corrente elétrica. Estes materiais já tinham sido usados em protótipos anteriores de baterias biodegradáveis para eletrónica médica e dispositivos vestíveis temporários.
O novo modelo adapta-os a uma bateria fina, porosa e semelhante a papel, com nanofibrilas de celulose como aglutinante. As versões anteriores usavam aglutinantes maiores.
“A estrutura de papel melhora a resistência da bateria e o controlo sobre a degradação, e continua a permitir que produza eletricidade”, disse à Live Science, por email, o coautor do estudo Giovanni Traverso, diretor do Laboratory for Translational Engineering do MIT.
Para evitar que a bateria se decompusesse demasiado depressa no ácido do estômago, os investigadores revestiram-na com cera de abelha. Algumas versões levaram também uma camada de cera de candelila, extraída do arbusto do deserto Euphorbia antisyphilitica, para uma proteção mais duradoura.
“O revestimento de cera não é apenas uma embalagem”, disse Traverso. “É um elemento essencial do design, que controla o tempo de vida funcional”.
A equipa fez duas versões da bateria.
Uma delas é tão pequena que cabe numa cápsula de gelatina normal. Em testes de laboratório, produziu cerca de 1,77 volts e conseguiu armazenar e fornecer energia suficiente para alimentar eletrónica de baixo consumo.
Uma versão maior da bateria produziu cerca de 1,84 volts e teve uma capacidade máxima de 3,5 miliampere-hora. Isso poderá alimentar dispositivos que precisem de um pouco mais de energia.
Ainda assim, a capacidade da bateria continua baixa, notou Ghodssi. “Precisam de ter uma capacidade uma ordem de grandeza superior para esta tecnologia ser ainda mais promissora”, disse.
Testar a bateria dentro do corpo
Os investigadores colocaram os protótipos em cápsulas impressas em 3D e administraram-nas aos porcos por via oral com um endoscópio, no fundo um tubo comprido.
As duas versões da bateria funcionaram durante até três dias, embora a tensão e a capacidade tenham caído à medida que se degradavam. A tensão da bateria maior desceu de cerca de 1,8 volts para 1,6 volts ao fim de um dia e depois para cerca de 1,45 volts ao terceiro dia. A da mais pequena caiu de 1,7 volts para 1,35 volts no mesmo período.
A equipa usou as baterias para alimentar dois tipos de dispositivos médicos dentro dos porcos. A mais pequena alimentou uma etiqueta RFID (identificação por radiofrequência) sem fios.
Já foram testados em pessoas sensores semelhantes baseados em RFID, mas o deste estudo era experimental. Os investigadores colocaram-no no esófago. Aí, a etiqueta comunicava com um recetor a até 1,5 metros de distância e permitia detetar quando os porcos engoliam um medicamento.
A bateria maior alimentou uma cápsula ingerível que estimulava eletricamente o estômago. Isso fez subir no sangue os níveis de grelina, a hormona que estimula a fome, sem causar danos visíveis nos tecidos no local da estimulação. A estimulação elétrica gástrica já é usada em pessoas com gastroparesia grave, uma doença que torna mais lento o esvaziamento do estômago.
A cápsula alimentada pela bateria testada neste estudo é experimental.
“É bastante impressionante que a bateria consiga funcionar de forma estável e fiável enquanto o dispositivo atravessa o sistema gastrointestinal num modelo animal de grande porte”, disse John Rogers, pioneiro da bioeletrónica e cientista de materiais na Northwestern University, que não participou no estudo.
A bateria e os componentes biodegradáveis decompuseram-se, mas a placa de circuito eletrónico usada na experiência de estimulação do estômago não. Os porcos expeliram-na naturalmente. “Tornar todas as partes do dispositivo biorreabsorvíveis poderia eliminar o risco de um componente que fique para trás se alojar no trato gastrointestinal”, disse Rogers.
O maior desafio que resta aos investigadores é controlar o tempo de funcionamento da bateria e tornar a sua decomposição mais previsível, disse Traverso.
Os investigadores encontraram também alguma variabilidade entre as baterias, que atribuíram a fatores da construção: o grau de contacto entre as camadas, a distribuição do eletrólito e diferenças na espessura do revestimento de cera.
A equipa está agora a trabalhar para padronizar o fabrico e ajustar o revestimento. O objetivo é que as baterias possam ser concebidas para funcionar durante períodos específicos, de horas a dias.
A equipa planeia também fazer testes mais longos em condições mais próximas das do trato gastrointestinal humano. Estão a preparar um primeiro ensaio clínico do sistema RFID, que poderá começar dentro de cerca de dois anos, disse Traverso.
Até lá, o melhor é manter as pilhas longe da boca.
(ZAP)