Conceito da biobateria alimentando uma câmera médica para realização de endoscopias.
[Imagem: Binghamton University]

Microcélula a combustível

Uma nova biobateria trouxe para mais perto da realidade o promissor campo dos dispositivos médicos de engolir, que vão desde aparelhos para exames e implantes até cápsulas que liberam medicamentos de modo controlado ao longo de grandes períodos de tempo.

"Existem algumas regiões do intestino delgado que não são acessíveis, e é por isso que as câmeras ingeríveis foram desenvolvidas," justifica o professor Seokheun Choi, da Universidade Binghamton, nos EUA. "Elas já podem fazer muitas coisas, como imagens e detecção física, até mesmo a administração de medicamentos. O problema é a energia. Até agora, os eletrônicos estão usando baterias primárias, que têm um orçamento de energia finito e não podem funcionar a longo prazo."

As baterias primárias, a que o pesquisador se refere, são aquelas de uso único, descartáveis, enquanto as baterias recarregáveis são conhecidas como secundárias.

A equipe então desenvolveu uma bateria que tem um princípio de funcionamento diferente: A biobateria só começa a produzir eletricidade quando atinge o intestino delgado. Para isso, ela é baseada em células de combustível microbianas, dotadas de esporos das bactérias Bacillus subtilis, que permanecem inertes até atingirem as condições ideais para sua ativação.

"Como você faz sua microcélula de combustível funcionar seletivamente no intestino delgado? Usamos uma membrana sensível ao pH que requer certas condições para ser ativada," disse Choi. "Quando você olha para o nosso trato gastrointestinal, o esôfago tem um pH neutro, igual ao do intestino delgado, mas o tempo de trânsito por lá é de apenas 10 segundos. Ela não será ativada nessa área e nunca funcionará no estômago porque o estômago tem um pH muito baixo. Ela só funciona no intestino delgado."

Os esporos funcionam como uma espécie de biocatalisador. Quando eles são ativados, as bactérias retomam seu metabolismo natural e então começam a produzir energia, como em todas as células desse tipo.

Usando uma membrana sensível ao pH, a biobateria ingerível só começar a produzir energia ao chegar ao intestino delgado.
[Imagem: Binghamton University]

Progressos e desafios

A célula de combustível microbiana gera cerca de 100 microwatts por centímetro quadrado, o que é suficiente alimentar um circuito de transmissão sem fio.

Além de começar os estudos para comprovar a biocompatibilidade da biobateria, a equipe listou duas questões que os manterão ocupados no caminho para tornar seu gerador disponível em larga escala: Diminuir o tempo para que a bateria comece a gerar energia no intestino (o protótipo demora uma hora) e produzir 10 vezes mais energia.

"Acredito que nossa microcélula de combustível tem um enorme potencial, mas ainda temos um longo caminho a percorrer," admitiu Choi.