Imaginați-vă o pastilă care, odată înghițită, poate alimenta un dispozitiv medical aflat în interiorul corpului, iar după ce a îndeplinește misiunea, bateria începe să se descompună. Această tehnologie elimină necesitatea unei intervenții chirurgicale pentru extragerea acumulatorului și riscurile asociate bateriilor convenționale care rămân în organism. O echipă de cercetători a transformat acest concept în realitate, dezvoltând o baterie biodegradabilă, realizând dintr-un material asemănător hârtiei, care a reușit deja să alimenteze dispozitive medicale în interiorul unor porci timp de până la trei zile.
Mecanismul de funcționare și materiale utilizate
Potrivit publicației Live Science, care prezinta noului studiu despre bateria ingerabilă, tehnologia putea permite dezvoltarea unor capsule medicale capabile să monitorizeze anumite procese din organism, să administreze medicamente sau să stimuleze electrice diferite țesuturi. Deocamdată, dispozitivul a fost testat numai pe animale, iar cercetătorii trebuie să se stabilească dacă poate fi utilizat în condiții de siguranță și la oameni.
Bateriile obișnuite utilizate în dispozitivele medicale ingerabile trebuie să fie protejate pentru a împiedica scurgerea substanțelor chimice în interiorul organismului. În plus, acestea ocupă o parte importantă din spațiul disponibil într-o capsulă, ceea ce limitează dimensiunile și funcționalitățile componentelor electronice. Noua tehnologie încearcă să rezolve probleme prin utilizarea unor materiale care se pot degrada treptat în condițiile specifice tractului gastrointestinal.
Bateria este alcătuită din mai multe straturi. Anodul, adică electrodul negativ, este realizat dintr-un alții de magneziu, în timp ce catodul conține trioxid de molibden și carbon activ. Între cele două componente se află un electrolit biodegradabil, care permite generarea curentului electric. Cercetătorii au utilizat nanofibrile de celuloză pentru a obține o structură subțire și poroasă, asemănătoare hârtiei, dar suficient de rezistentă pentru a funcționa în interiorul organismului.
Protecția și variantele constructive
Pentru a împiedica descompunerea prea rapidă a bateriei în contact cu acidul gastric, a acoperit-o cu ceară de albine. Unele versiuni au primit și un strat suplimentar de ceară de candelilla, care oferă protecție pentru o durată mai lungă. Grosimea acestor straturi influențează durata de funcționare, permițând ajustarea timpului în care bateria poate furniza energie.
Cercetătorii au creat două variante ale dispozitivului. Cea mai mică încape într-o capsulă obișnuită de gelatină și un produs în laborator aproximativ 1,77 volți. Versiunea mai mare a atins aproximativ 1,84 volți și o capacitate maximă de 3,5 miliamperi-o, fiind destinată dispozitivelor care necesită mai multă energie. Conceptul face parte dintr-o direcție mai amplă de cercetare, în care dispozitivele miniaturizate pot fi introduse în organism fără intervenții chirurgicale. Cercetătorii MIT au experimentat anterior și cu un robot miniatural care poate fi înghițit într-o capsulă și desfășurat în stomac, pentru îndeplinirea sarcinilor medicale.
Rezultatele testelor pe animale și aplicații practice
Pentru a verifica funcționarea tehnologiilor în interiorul organismului, cercetătorii au introdus prototipurile în capsule fabricate prin imprimare 3D și le-au administrat unele porci cu ajutorul unui endoscop. Ambele variante au continuat să funcționeze timp până la trei zile, deși tensiunea și capacitatea lor au scăzut progresiv pe măsură ce materialele au început să se degradeze.
Bateria mai mică a fost utilizată pentru alimentarea unei etichete experimentale RFID, poziționată în esofagul animalelor. Dispozitivul putea comunica fără fir cu un receptor aflat la o distanță de până la 1,5 metri, permițând cercetătorilor să identifice momentul în care animalele înghițeau un medicament. O asemenea tehnologie ar putea fi folosită în viitor pentru monitorizarea administrării tratamentelor, în special în situații în care respectarea schemei terapeutice este esențială.
Versiunea mai mare a bateriei a alimentat sau capsulă capabilă să stimuleze electric stomacul. În timpul experimentului, cercetătorii au observat o creștere a nivelului de grelină, hormon implicat în stimularea senzației de foame, fără leziuni vizibile ale țesuturilor în zona stimulată. Această aplicație ar putea fi relevantă pentru dezvoltarea unor tratamente destinate pacienților cu anumite tulburări digestive, însă eficiența terapeutică trebuie să demonstreze prin cercetări suplimentare. Tehnologia diferă de abordări care utilizează substanțe medicamentoase pentru influențarea metabolismului și a apetitului, precum pastile experimentale care încearcă să reproducă anumite efecte ale exercițiilor fizice. În cazul noului dispozitiv, intervenția se realizează prin stimularea electrică directă, iar bateria sursa de energie care face posibilă această funcție.
Provocări tehnice și perspective de viitor
Deși rezultatele experimentelor sunt promițătoare, cercetătorii subliniază că tehnologia se află încă într-un stadion experimental. Una dintre principalele provocări este controlarea duratei de funcționare și a procesului de degradare. Testele au evidențiat diferențe între baterii, atribuite inclusiv contactului dintre straturi, distribuției electrolitului și grosimii învelișului protector din ceară.
Un alt aspect important este că nu toate componentele dispozitivului utilizate în experiment au fost biodegradabile. Bateria și materialele concepute pentru a se descompune la început să se degradeze, însă placa electronică utilizată pentru stimularea stomacului nu sa dizolvat. Aceasta a fost eliminată naturală de animale participante la experiment. Cercetătorii urmăresc dispozitivele să ale cărei componente să poată fi resorbite complet, reducând riscul ca anumite elemente să rămână blocate în tractul gastrointestinal.
Miniaturizarea dispozitivelor medicale și integrarea unor sisteme electronice în organismul o direcție importantă a cercetărilor actuale. Un alt exemplu este implantul cerebral experimental care permite persoanelor paralizate să comunice prin intermediul unui avatar digital, demonstrând modul în care electronică miniaturizată poate fi utilizat pentru dezvoltarea unor noi soluții medicale. În cazul bateriei ingerabile, următoarea și presupune standardizarea procesului de fabricație și efectuarea unor teste mai îndelungate, în condițiile care să se reproducă mai fidel mediul gastrointestinal uman. Cercetătorii trebuie să stabilească și modul în care alimentația, variațiile acidității și mișcările tractului digestiv influențează funcționarea și degradarea dispozitivului.
Giovanni Traverso, unul dintre autorii studiului și directorul Laboratorului de Inginerie Translațională de la MIT, estimează că primele teste clinice ale sistemului RFID ar putea începe peste aproximativ doi ani, dacă etapele preliminare vor fi finalizate cu succes. Studiul, publicat pe 21 septembrie 2026 în revista „Nature Chemical Engineering”, oferă o demonstrație experimentală a posibilității de alimentare a unor dispozitive medicale ingerabile cu baterii biodegradabile. Deși tehnologia nu este încă disponibilă pentru utilizarea oamenilor, căutarea deschid posibilităților de dezvoltare a unor capsule medicale care să funcționeze temporar în organism, fără a necesita utilizarea unor acumulatori convenționali.
Surse: Livescience.com; Nature Chemical Engineering; MIT.edu; Playtech.ro.
F. iNTERESANT !