Ecografía.
Fin a las cirugías: el innovador sistema que usa ultrasonidos para cargar las baterías de los implantes bajo la piel
Investigadores coreanos han desarrollado un sistema más rápido que cualquier método anterior, y que funciona a través de la piel.
Más información: El implante que quiere acabar con la quimioterapia: un diminuto dispositivo que ataca directamente el tumor
La constante necesidad de recargar las baterías de los dispositivos electrónicos puede ser un engorro para la mayoría, pero supone una complicación aún mayor cuando, en vez de ser un teléfono móvil o unos auriculares, se trata de un implante colocado en el cuerpo de un paciente. En los últimos años están surgiendo diversas soluciones para evitar tener que pasar por quirófano sin renunciar a que el dispositivo médico siga funcionando.
La carga inalámbrica de equipos no es ninguna una novedad. Es una tecnología que ya ha llegado a muchas casas, con cargadores de móviles que no necesitan conectarse al dispositivo mediante un cable. Sin embargo, todavía se enfrenta a retos como la distancia o la potencia, más aún cuando hay un tejido vivo entre el dispositivo y el cargador.
En un mundo que está desarrollando toda clase de implantes para tratar diversas enfermedades de forma, las opciones son mejorar la carga inalámbrica o dotar a estos pequeños equipos de una batería que cuente con una fuente inagotable de energía. Por ejemplo, investigadores de la Universidad de Córdoba han creado un prototipo de pila que usa la hemoglobina humana y es capaz de funcionar en torno a los 30 días.
Ahora, investigadores del DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology) en Corea del Sur han presentado un sistema de carga inalámbrica basado en ultrasonidos para no tener que hacer ninguna incisión ni extraer el implante del cuerpo del paciente. Es la misma institución que anunció este año una pila nuclear diminuta que durará más de 1.000 años hasta necesitar una nueva recarga.
De tener éxito, se espera que esta innovación elimine la necesidad de hacer pasar a los pacientes por el quirófano si el tratamiento es a largo plazo. Además, esta tecnología también abre las puertas a futuros implantes más pequeños y duraderos.
Ecografías para cargar implantes
Los ultrasonidos se usan en medicina con frecuencia desde hace años. Son la base, por ejemplo, de las ecografías que ofrecen imágenes de los órganos internos o de bebés en pleno proceso de gestación. Estas pruebas se realizan a través de la piel, aunque los ecógrafos también pueden introducirse en el cuerpo con una sonda durante una cirugía para ofrecer más información al equipo médico que participa en una operación.
Los dispositivos de ultrasonidos, llamados transductores, producen ondas sonoras con frecuencias por encima del umbral del oído humano (superior a los 20 KHz) y pueden alcanzar incluso el rango de los megahercios (MHz).
Un paciente se somete a una ecografía abdominal. EuropaPress
Los transductores se pueden utilizar como diagnóstico o como terapia no invasiva. En este segundo caso, las ondas interactúan con los tejidos del cuerpo para modificarlos mediante el uso de rayos de muy alta intensidad que pueden destruir tejidos como los tumores.
Esta tecnología es un gran recurso en numerosos experimentos, como el parche que desarrolló el MIT para administrar medicamentos a través de la piel sin necesidad de aplicar pinchazos. En el caso de este nuevo invento del DGIST, el equipo se compone de capas piezoeléctricas duales para alimentar los implantes más rápido que cualquier método anterior, incluso con tejido entre el cargador y el dispositivo.
Recolector ultrasónico para cargar implantes Omicrono
La primera capa se encarga de captar las ondas ultrasónicas entrantes y las convierte en electricidad. Por su parte, la segunda capa recoge la energía ultrasónica restante y genera energía adicional. Esta combinación de capas ofrece un incremento del 20% de la eficiencia que los sistemas convencionales, según explica el equipo.
Mediante simulaciones, los investigadores optimizaron el diseño del dispositivo receptor antes de decidirse a fabricarlo. Al construirla, ambas capas se conectan eléctricamente para maximizar la potencia absoluta.
El informe indica que el dispositivo alcanzó una densidad de potencia de 497,47 milivatios por centímetro cuadrado en agua y una salida total de 732,27 milivatios, lo que es suficiente para cargar una batería de 140 mAh en 1,7 horas.
Bajo el agua y la piel
Para demostrar el rendimiento de esta nueva herramienta médica, los investigadores probaron el dispositivo en varios entornos: bajo el agua y a través de tejido de cerdo. En una primera prueba, realizada en un tanque de agua a 30 mm de profundidad, se cargó la batería de 140 mAh por completo en un periodo de una hora y 40 minutos.
![Nick Opie, CTO de Synchron, con Stentrode](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2023\/01\/16\/omicrono\/tecnologia\/734187040_230185263_320x180.jpg"])
En la segunda prueba, la carne de cerdo tenía un espesor de 30 mm para simular el cuerpo humano. Bajo estas condiciones, el invento pudo entregar 312,34 milivatios y tardó una hora y 20 minutos en cargar una batería de 60 mAh.
El equipo de investigadores se muestra satisfecho con estos resultados. “Esta investigación presenta una tecnología innovadora que aprovecha eficazmente la energía ultrasónica, que no se ha aprovechado plenamente en el pasado, para la carga inalámbrica de dispositivos médicos implantables”, afirmó Jinho Chang, que ha dirigido este proyecto y es uno de los principales autores del artículo publicado en Biosensors and Bioelectronics.
En cualquier caso, el invento aún seguirá en desarrollo hasta estar listo para saltar al mercado médico. "Nuestro objetivo es comercializar un sistema capaz de cargarse completamente en una hora combinando esta tecnología de carga inalámbrica basada en ultrasonidos con componentes semiconductores de alta eficiencia".
