O capsulă inteligentă folosește o baterie care se dizolvă singură în corp

Cum a fost validată practica energiei?

O sursă de energie efemeră, destinată să se topescă în interiorul corpului uman, redefinește limitele tehnologiei medicale moderne.

Știri de ultimă oră

Inima se protejează din copilărie: ce spune expertul la Congresul de CardiologieInfecțiile urinare post-menopauză: când estrogenul vaginal devine o armă împotriva sepsisuluiTest de sânge detectează 87% din cancerele pancreatice în stadii incipienteMișcarea voluntară calmează durerea de vezică legată de stres, arată un studiu preclinic

La Massachusets Institute of Technology (MIT), o echipă de specialiști a reușit să proiecteze o componentă energetică de dimensiuni reduse, capabilă să alimenteze gadgeturi electronice destinate a fi înghițite.

Particularitatea remarcabilă a acestei inovații constă în capacitatea sa de a se descompune integral în organism după o perioadă de câteva săptămâni, eliminând astfel necesitatea extragerii sale chirurgicale sau a recuperării pasive.

Această evoluție tehnologică promite să transforme siguranța capsulelor terapeutice, oferind o alternativă robustă la bateriile convenționale care pot prezenta riscuri chimice pentru pacienți.

Componentele care formează această baterie sunt alese cu grijă dintr-un grup de substanțe recunoscute ca fiind inofensive pentru ingestia umană în doze mici. Printre elementele cheie se numără magneziul și trioxidul de molibden, materiale care interacționează favorabil cu fiziologia umană.

Performanțele electrice ale noului dispozitiv sunt remarcabile, generând o tensiune de 1,84 volți.

În cadrul experimentelor controlate, acest sistem a demonstrat că poate susține funcționarea echipamentelor ingerabile timp de până la trei zile, oferind o fereastră temporală suficientă pentru intervenții terapeutice specifice.

Un aspect crucial al cercetărilor a fost validarea funcționalității în condiții fiziologice reale. În timpul testelor efectuate pe subiecți animali, s-a observat că aplicarea unei stimulări electrice asupra mucoasei stomacale, susținută de noua sursă de energie, timp de 20 de minute, a provocat o creștere semnificativă a concentrației de grelină.

Acest hormon, cunoscut popular sub denumirea de „hormonul foamei”, a înregistrat un increment de aproximativ 50% față de nivelul inițial.

Din perspectiva ecologică, degradarea treptată a bateriei și descompunerea sa completă în câteva săptămâni sugerează un potențial beneficiu suplimentar: reducerea amprentei de carbon și a impactului asupra mediului înconjurător, comparativ cu bateriile persistente care necesită reciclare complexă sau care se acumulează în deșeurile medicale.

Dezvoltarea dispozitivelor electronice ingerabile a cunoscut o accelerare notabilă în ultima perioadă, extinzându-se dincolo de simplele senzori de monitorizare. Acestea pot acum administra doze precise de medicamente sau pot transmite date detaliate despre starea internă a tractului gastro-intestinal. Totuși, obstacolul major a reprezentat întotdeauna modul de alimentare. Bateriile miniaturizate tradiționale adesea includ în compoziția lor litiu, oxid de argint sau alte metale care, în caz de deteriorare a învelişului protector în timpul tranzitului prin tubul digestiv, pot elibera ioni toxici, punând în pericol echilibrul metabolic al pacientului.

Echipa de la MIT a abordat această problemă structurală prin conceptualizarea unei surse de energie care nu doar alimentează dispozitivul, ci este concepută pentru a dispărea treptat odată ce misiunea sa s-a încheiat. Giovanni Traverso, profesor de inginerie mecanică la MIT, gastroenterolog la spitalul Brigham and Women’s și membru asociat al Broad Institute al universităților MIT și Harvard, explică logica din spatele acestei abordări.

El menționează că, pentru majoritatea sistemelor pe care le dezvoltă, necesitatea energiei este fundamentală, iar utilizarea bateriilor a fost o constantă. Întrebarea centrală a fost dacă se putea crea o baterie bioresorbabilă, aplicabilă într-o gamă largă de scenarii clinice.

Traverso este autorul corespondent al lucrării științifice, publicată în revista Nature Chemical Engineering, iar cercetările au fost conduse tehnic de Mehmet Girayhan Say, un fost cercetător postdoctoral afiliat la MIT.

Din ce sunt făcute anodul și catodul?

În decursul ultimului deceniu, Traverso și colegii săi au pus bazele unei serii de capsule inteligente capabile să urmărească semnele vitale, să distribuie terapii farmaceutice și chiar să detecteze prezența supradozelor de opioide în organism. Deși unele dintre aceste dispozitive funcționează independent de o sursă de energie internă, altele au necesitat până acum soluții alternative.

Cercetătorii au recurs la transmiterea energiei prin metode fără fir, la recoltarea energiei cinetice din mișcările peristaltice ale intestinelor sau la utilizarea bateriilor mici de tip monedă.

Noul paradigmă schimbă însă regulile, integrând materiale tolerate de fiziologia umană. Traverso subliniază că selecția materială a fost ghidată de criteriile de siguranță, prioritizând substanțele pe care organismul le poate procesa fără stres metabolic major.

Arhitectura bateriei integrează un anod fabricat din magneziu și un catod compus din trioxid de molibden. Electrolitul este prezentat sub forma unui gel lichid ionic, asigurând conductivitatea necesară. Întreaga ansamblu este bioresorbabil, permițând organismului să o descompună și să o absoarbă natural. Prototipurile au fost realizate în două configurații geometrice distincte: un disc circular cu un diametru de 7,5 milimetri și o bară dreptunghiulară cu o lungime de 24 de milimetri, oferind flexibilitate pentru diferite tipuri de capsule.

Comportamentul bateriei în medii acide, similare celor din stomac, a fost analizat riguros. Testele într-o soluție cu pH foarte scăzut au confirmat că dispozitivul își menține funcționalitatea optimă timp de aproximativ trei zile. După această perioadă, eficiența scade progresiv, iar în câteva săptămâni, structura se desface complet. Acest ciclu de viață este ideal pentru aplicațiile medicale temporare, care nu necesită prezența permanentă a componentelor electronice în corp.

Validarea practică a energiei generate a fost făcută prin integrarea bateriei în două categorii de dispozitive. Prima aplicație implică o capsulă capabilă să emită un curent electric slab către stratul mucos al stomacului.

Tehnologia se bazează pe descoperiri anterioare ale laboratorului lui Traverso, care în 2023 au demonstrat posibilitatea stimulării celulelor endocrine pentru a produce grelină.

Deoarece grelina joacă un rol pivotant în reglarea apetitului, amplificarea secreției sale ar putea deschide calea spre tratamentul unor afecțiuni complexe, precum cașexia – pierderea severă a masei corporale asociată cu cancerul sau bolile cronice – sau tulburările legate de greață și lipsa poftei de mâncare.

Versiunea anterioară a acestui dispozitiv se baza pe două baterii de oxid de argint, standard în industria dispozitivelor aprobate de FDA. În noul studiu, acestea au fost înlocuite cu varianta pe magneziu-molibden, transformând aproape întreaga unitate într-un sistem bioresorbabil, cu excepția unei plăci de circuit imprimat. Componentele reziduale non-absorbibile pot traversa tractul digestiv și sunt eliminate prin excreție, fără a lăsa urme toxice. În experimente, noua sursă de energie a fost suficientă pentru a susține stimularea electrică continuă pe durata celor trei zile critice. Pe subiecți animali, 20 de minute de activare a condus la creșterea menționată de 50% a nivelului de grelină.

Mehmet Girayhan Say, autorul principal al studiu, evidențiază importanța demonstrării că o baterie bioresorbabilă nu rămâne un simplu exercițiu teoretic, ci poate susține funcții clinice reale, disolvându-se ulterior în mod natural.

A doua demonstrație a vizat un dispozitiv RFID destinat facilitării adherenței la programul de medicație. Capsula utilizează un etichetă RFID bioresorbabil, construită din molibden și celuloză, pentru a transmite poziția sa în interiorul tubului digestiv. Laboratorul a prezentat anterior sistemul SAFARI, care folosea etichete pasive alimentate prin recoltarea energiei, o metodă care însă limita distanța de comunicare. În cea mai recentă iterație, cercetătorii au arătat că bateria bioresorbabilă în formă de disc poate alimenta eficient aceste etichete. Rezultatul a fost o capacitate de transmitere continuă din interiorul corpului, cu o rază de comunicare extinsă până la 1,5 metri. Se preconizează că un studiu clinic pentru sistemul SAFARI va începe în aproximativ doi ani, marcând tranziția de la experimente de laborator la validarea clinică.

Beneficiile acestei tehnologii sunt duble, adresându-se atât nevoilor pacientului, cât și sustenabilității mediului. Eliminarea necesității ca bateria să rămână intactă pe toată durata tranzitului gastrointestinal reduce riscurile mecanice și chimice. Mai mult, materialele care se degradează în organism au potențialul de a se descompune ulterior și în mediul extern, minimizând poluarea. Traverso sintetizează avantajul: capacitatea de a fi bioresorbabilă combinată cu potențialul de a reduce impactul ecologic. Totuși, expertii subliniază că tehnologia nu este încă disponibilă pentru uz medical de rutină. Dovedirea funcționalității în experimente este un pas esențial, iar planificarea studiului clinic pentru SAFARI indică drumul înainte.

Lucrarea științifică, intitulată „Bioresorbable batteries for transiently ingestible bioelectronics”, coordonată de Giovanni Traverso, a fost publicată în 2026 în revista Nature Chemical Engineering, având identificatorul DOI: 10.1038/s44286-026-00443-7. Această publicare consolidează poziția MIT-ului în fruntea dezvoltării biotehnologiei ingerabile, oferând o perspectivă optimistă pentru viitorul medicinei personalizate și non-invazive.