Pila de cerebros

2012/06/25 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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El objetivo de los investigadores del MIT es la integración en el cerebro y la creación de una batería con capacidad para décadas. La sustitución de este tipo de uso actual se realiza en unos años. Otros dispositivos, como los implantes cocleares, utilizan fuentes de electricidad externas para funcionar.

El platino y la red de nanotubos de carbono son los principales componentes de la pila de combustible creada por los investigadores del MIT. Está organizado en capas y tiene forma de chips de ordenador.

El ánodo fabricado con platino está en el fondo y el cátodo exterior formado por nanotubos de carbono en contacto con el líquido cefaraquídeo. La mayor dificultad del sistema es que las pilas se extraen del líquido cefardálico que contiene la glucosa y el oxígeno, ambos, y que los combustibles que tienen que reaccionar separadamente en el ánodo y en el cátodo, se transfieran a los lugares que les corresponden del fluido que mezclan, sin que se produzcan otras reacciones en el camino y sin producir cortocircuitos que deterioren la pila.

El diseño utilizado en este caso es una versión de una propuesta en los años 70. El cátodo exterior y el ánodo interior son separados por una membrana permeable selectiva (de nafion permeable a cationes). La glucosa atraviesa la red de nanotubos de carbono y la membrana hasta el ánodo, donde se oxida liberando electrones. En el cátodo exterior se reduce el oxígeno. Los electrones se dirigen desde el ánodo al cátodo, cerrando el circuito de la corriente eléctrica y mediante un gradiente de oxígeno se evita que el oxígeno entre en su interior y se produzca un cortocircuito.

Los investigadores del MIT han demostrado el funcionamiento de la pila de combustible en un entorno que simula el líquido cefaraquídeo y han publicado sus resultados en la revista PloS ONE. Asimismo, mediante simulaciones por ordenador se ha calculado que el consumo de glucosa y oxígeno de la pila no llega a una cantidad y velocidad que puedan causar daños fisiológicos en el cerebro.

Posible esquema de un sistema de producción de energía a partir del líquido cefardídeo. Ed. Proyecto Central Nervous System Visual Perspectives, Instituto Karolinska y Universidad Stanford

Según los investigadores del MIT, el líquido cefaraquídeo es un entorno ideal para el implante de pilas de combustible: “Apenas tiene células, la vigilancia inmune es mínima, la concentración de proteínas adhesivas a la pila es cien veces menor que en la sangre o en otros tejidos y el nivel de glucosa es equivalente”, explican en el artículo.

De hecho, el pasado mes de marzo se publicó en la revista Journal of the American Chemical Society un montón de sangre. La pila fue insertada en un caracol y se servía de la glucosa de su hemolinfo para producir electricidad (equivalente a la sangre humana). Según los autores del estudio, era capaz de funcionar durante varios meses sin perjudicar al caracol. La pila de investigadores del MIT todavía no ha sido probada en seres vivos.