La ricerca scientifica in ambito medico è sempre più orientata verso soluzioni miniaturizzate e biocompatibili. Non a caso, un team di ricercatori dell’Università di Oxford ha recentemente sviluppato una batteria morbida e microscopica, pensata per applicazioni biomedicali avanzate come il controllo della frequenza cardiaca e la defibrillazione.
Le sfide delle batterie per dispositivi biomedicali miniaturizzati
Il progresso tecnologico nella miniaturizzazione dei dispositivi medici richiede una fonte di energia altrettanto piccola, capace di adattarsi al corpo umano senza danneggiarlo. Le batterie destinate a tali dispositivi devono essere non solo morbide, ma anche biocompatibili e preferibilmente biodegradabili, oltre a possedere una capacità energetica elevata e una modalità di attivazione controllata.
Finora, nessuna batteria era riuscita a soddisfare contemporaneamente tutte queste caratteristiche, limitando l’efficacia dei dispositivi medicali miniaturizzati. Appunto, “finora”. Per rispondere a questa esigenza, i ricercatori dell’Università di Oxford, in collaborazione tra i Dipartimenti di Chimica e Farmacologia, hanno realizzato una batteria a base di idrogel.
Come funziona la batteria morbida a idrogel
Descritta in uno studio pubblicato sulla rivista scientifica Nature Chemical Engineering, la struttura di questa batteria consiste in tre microgocce assemblate tramite una tecnica chiamata surfactant-supported assembly, che utilizza molecole simili a quelle dei detergenti per favorire l’unione delle gocce. Queste microgocce, di soli 10 nanolitri ciascuna, contengono particelle di ioni di litio che generano energia una volta unite.
Questa batteria ha caratteristiche uniche: attivabile grazie alla luce, essa non solo è ricaricabile ma si degrada in modo sicuro dopo l’uso. Inoltre, grazie alla sua compattezza e alla capacità energetica, può alimentare diversi processi biomedici come:
- il rilascio controllato di farmaci,
- la defibrillazione del cuore,
- la mobilità di dispositivi microrobotici all’interno del corpo umano.
Applicazioni e prospettive future
Il potenziale applicativo della batteria morbida va ben oltre la ricerca. Dr. Yujia Zhang, docente presso l’École Polytechnique Fédérale di Losanna, ha spiegato come questa batteria sia in grado di trasportare molecole cariche tra cellule sintetiche, potendo così controllare il battito e la defibrillazione dei tessuti cardiaci. Inoltre, racconta la dottoressa,
“[…] includendo particelle magnetiche per controllare il movimento, la batteria può anche funzionare come vettore di energia mobile“.
Un’altra applicazione importante riguarda la gestione delle aritmie cardiache, una delle principali cause di morte a livello globale. Il Professor Ming Lei, che ha supervisionato gli esperimenti, ha sottolineato come la batteria rappresenti una nuova via per trattamenti wireless e biodegradabili, in grado di intervenire direttamente sui disturbi del ritmo cardiaco.
“L’aritmia cardiaca è una delle principali cause di morte in tutto il mondo. La nostra applicazione […] potrebbe aprire la strada a nuovi dispositivi wireless e biodegradabili per la gestione delle aritmie”.
