Pequenas baterias feitas de hidrogel de seda poderiam acionar um marca-passo de mouse

A menor bateria macia de íons de lítio já fabricada consiste em apenas três minúsculas gotículas formadas a partir de um hidrogel à base de seda. Baterias de gotículas podem fornecer choques elétricos de desfibriladores em corações de camundongos, ao mesmo tempo em que fornecem controle semelhante ao de um marca-passo – mas podem eventualmente alimentar implantes biomédicos e eletrônicos vestíveis para humanos.

“Potencialmente, a nossa pequena bateria poderia ser usada como uma bateria microrobótica implantável, que poderia ser movida para um alvo por um campo magnético e depois libertar a sua energia para tratamento”, disse. Yujia Zhang na Universidade de Oxford.

Zhang e seus colegas projetaram as pequenas baterias como três gotículas conectadas que podem se automontar em uma solução líquida, após injetar os vários componentes no líquido por meio de uma microseringa. Uma gota contém partículas de óxido de manganês e lítio e atua como eletrodo negativo da bateria, enquanto a segunda gota contém partículas de titanato de lítio e representa o eletrodo positivo. Uma gota central cheia de cloreto de lítio separa esses eletrodos. A luz UV ativa a bateria rompendo as camadas que separam cada gota e permitindo que os íons de lítio fluam livremente entre elas.

As baterias de gota têm comprimento 10 vezes menor do que as baterias de íons de lítio moles anteriores. Com apenas 600 micrômetros, tem cerca de seis vezes a largura de um fio de cabelo humano. As baterias têm volume 1000 vezes menor do que baterias flexíveis de íon de lítio semelhantes. E como a gota central pode incorporar partículas magnéticas de níquel, as baterias podem ser controladas remotamente através de um campo magnético externo.

Essas pequenas baterias fornecem quantidades de energia sem precedentes devido ao seu tamanho minúsculo, diz Cante Wei no Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Essa densidade de energia é significativamente maior do que a alcançada em outras baterias de tamanho semelhante”, diz ele.

Baterias de gotículas foram testadas em corações de ratos removidos dos corpos dos animais. Eles atuam como desfibriladores para restaurar com sucesso os batimentos cardíacos normais e marca-passos para regular a frequência cardíaca. Testes adicionais mostraram que as baterias mantiveram 77% da sua capacidade original após 10 ciclos de carga e descarga.

A simplicidade e escalabilidade dessas baterias de gotículas podem representar uma vantagem potencial sobre a fabricação tradicional de baterias no futuro, disse Gao. Ele sugere que essas baterias poderiam alimentar implantes biomédicos minimamente invasivos e dispositivos médicos biodegradáveis.

“O que mais me impressionou foi como esta bateria macia é à base de hidrogel e reflete o ambiente aquoso do tecido humano”, disse Gao. “No entanto, ainda precisamos considerar a segurança e a biocompatibilidade dos materiais usados ​​nessas baterias, especialmente à medida que avançamos em direção à comercialização ou a outras aplicações de pesquisa”.