Si bien los científicos siempre se han inspirado en el reino animal, la impresión 3D lo está llevando al siguiente nivel. Mediante el uso de un hidrogel especial, los investigadores acaban de desarrollar órganos artificiales de anguila que producen electricidad. Como resultado, han aprovechado una batería potencial que convierte la sal y el agua en energía. Esto podría permitir una fuente de electricidad que sea compatible con la biotecnología.
La investigación es un proyecto conjunto entre el Instituto Adolphe Merkle de la Universidad de Fribourg, la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Michigan. El equipo decidió aplicar ingeniería inversa al proceso mediante el cual las anguilas producen descargas eléctricas.
«La anguila polariza y despolariza miles de células instantáneamente para apagar estos altos voltajes», dijo Max Shtein, profesor asociado de la Universidad de Michigan y coautor del estudio. «Es un sistema fascinante de observar desde una perspectiva de ingeniería: sus métricas de rendimiento, sus bloques de construcción fundamentales y cómo usarlos».
Las anguilas producen electricidad polarizando las sales dentro de sus cuerpos en un proceso conocido como transporte transmembrana. Las anguilas pueden generar 600 V y 100 W de potencia al cargar positivamente el sodio y el potasio en sus cuerpos. Cuando la carga se establece en positiva, se precipitan hacia la cabeza de las anguilas, dejando cargas negativas en su cola. Esta diferencia de polaridad produce una poderosa carga eléctrica.
Para imitar este efecto, tuvieron que producir hidrogeles que pudieran copiar el transporte transmembrana. Los hidrogeles consisten en una serie de mezclas de polímeros a base de agua que forman dispositivos suaves y flexibles similares a baterías. En lugar de potasio, los investigadores están utilizando otro compuesto a base de sodio, la sal de mesa (NaCl). Los investigadores disolvieron la sal en hidrogel a base de agua y luego la imprimieron en una hoja de plástico.
Aplicaciones
El hidrogel es notablemente similar a los compartimentos de electrocitos que se encuentran en una anguila. 612 células de anguila artificial pueden generar suficiente energía para igualar la de una toma de corriente doméstica, es decir, 110 voltios. La importancia de tal logro no puede subestimarse.
Esto puede tener múltiples aplicaciones. Por un lado, proporciona electricidad pero también es compatible con la biología. Esto efectivamente permite que sea una bendición para los investigadores de biotecnología. Del mismo modo, las aplicaciones dentro de los dispositivos médicos que deben estar presentes en el cuerpo humano son innumerables. Elementos como los marcapasos podrían tener baterías más eficientes.
Otra aplicación de la tecnología podría ser la de las partes biónicas. Las partes de cyborg serían mucho más fáciles de producir con este tipo de hidrogel como fuente de energía. Si bien eso está muy lejos en el futuro, sienta las bases para muchas ideas interesantes y radicales sobre la integración de tecnología y sistemas biológicos.
El estudio completo está disponible aquí , a través de Nature.
