Implantes de biotelemetría alimentados por microbaterías basadas en grafeno

Investigadores del Laboratorio Nacional del Pacífico (PNL) han logrado sentar las bases de una evolución tecnológica de las baterías al crear una batería basada en grafeno del tamaño de un grano de arroz. Esta creación en concreto se distingue de todas las investigaciones similares anteriores porque la batería puede utilizarse realmente en la vida real. El equipo ha utilizado con éxito la batería para vigilar los movimientos del salmón en los ríos. Se espera que este tipo de tecnología dé paso a una nueva era de la biotelemetría.

Muchos consideran que estas microbaterías de grafeno son un gran avance en biotelemetría. En este campo médico ya se habían construido paquetes de sensores increíblemente pequeños, pero las baterías de óxido de plata que utilizaban no eran lo bastante eficaces. Las pilas eran demasiado grandes o no duraban lo suficiente para recoger datos suficientes. Estas baterías de grafeno podrían resolver todas las deficiencias anteriores.

La mayoría de los tecnólogos sostienen que la batería es la única pieza del rompecabezas que frena el desarrollo de las tecnologías. Esto incluye el smartphone, el automóvil eléctrico, las energías renovables e incluso las tecnologías de biotelemetría. Construir la batería más pequeña sería un logro muy destacado. En la actualidad, las microbaterías, de las que se espera que den forma a las futuras tecnologías de baterías, siguen siendo en gran medida curiosidades de laboratorio.

Si estas microbaterías llegan a convertirse en componentes médicos útiles, se salvarán muchas vidas a diario. Esto es especialmente útil para los pacientes que requieren un seguimiento regular, ya que tendrían acceso a actualizaciones en tiempo real sin tener que pasar necesariamente la mayor parte de su tiempo en el hospital. También se reducirá el riesgo de infecciones nosocomiales (adquiridas en el hospital), y los médicos tendrán acceso a datos sanitarios más precisos.

Todo esto es posible gracias a una combinación única de grafeno y flúor en la que ha estado trabajando el equipo de PNLL. El grafeno fluorado es capaz de retener voltajes mucho más altos al tiempo que descarga la corriente de forma más eficiente. La batería utiliza una estructura de "gelatina enrollada" en la que el material se dispone en tres capas superpuestas, que luego se enrollan para formar un cilindro, de ahí el nombre de "gelatina enrollada". En realidad, las capas sirven de material separador, ya que se intercalan entre un ánodo de litio y un cátodo de grafeno fluorado. Según los investigadores, esto debería bastar para enviar una señal de 744 microsegundos a un intervalo de 3 segundos durante cerca de tres semanas, que puede durar más si se aumenta el intervalo.

No obstante, los investigadores aún tienen que superar el principal defecto de esta microbatería, que impide que sea comercialmente escalable: cada microbatería tiene que fabricarse a mano. Los investigadores tuvieron que cortar cada pieza de los materiales constituyentes, aplanarlas, colocarlas unas sobre otras y enrollarlas para darles forma cilíndrica, todo a mano.