Células fotovoltaicas bajo la piel para hacer funcionar implantes médicos

Un estudio realizado por investigadores dirigidos por Lukas Bereuter, del hospital universitario de Bern, en Suiza, ha concluido que implantar células fotovoltaicas bajo la piel de los pacientes sería un método viable para mantener en funcionamiento implantes médicos como los marcapasos o estimuladores cerebrales.

La ventaja principal del uso de células fotovoltaicas es que mantienen en funcionamiento los dispositivos implantados sin necesidad de pilas o baterías. Se eliminaría así la necesidad de recargar la batería a través de accesos o mediante inducción magnética (un método que no requiere contacto directo con la batería, que funciona esencialmente igual que la recarga de los cepillos de dientes eléctricos) y ya no sería necesario que el paciente se sometiera periódicamente a una intervención quirúrgica para reemplazar las pilas o para cambiar el dispositivo completo.

La ventaja principal del uso de células fotovoltaicas es que mantienen en funcionamiento los dispositivos implantados

La intervención quirúrgica para reemplazar las pilas o el dispositivo es una opción muy habitual en la actualidad a pesar de que resulta costoso económicamente e incómodo para el paciente. Esta intervención, como cualquier otra, añade además cierto riesgo de que se produzcan infecciones u otras complicaciones médicas, explican en Annals of Biomedical Engineering.

Los investigadores suizos han calculado que el tamaño óptimo de la célula fotovoltaica subcutánea es de 3,6 cm2. Esa superficie es suficiente para producir la energía eléctrica que se necesita para mantener funcionando un marcapasos común, y a la vez permite su colocación en el cuerpo del paciente, bajo la piel, sin que suponga un riesgo grande ni sea incómodo de llevar.

Implantes aun más pequeños

La necesidad de que los implantes médicos incorporen pilas o baterías recargables influye también en su tamaño, por lo que si este tipo de dispositivos pudieran recibir la energía directamente de una fuente eléctrica se podría reducir su tamaño físico. Esto supondría una reducción de los costes y una ventaja para el paciente.

Los investigadores suizos han calculado que el tamaño óptimo de la célula fotovoltaica subcutánea es de 3,6 cm2

Según Lukas Bereuter, “el promedio de energía eléctrica obtenida durante las pruebas es suficiente como para hacer funcionar un marcapasos o como poco alargar la vida útil de otros tipos de implantes médicos. Utilizar métodos de captación de energía como las células fotovoltaicas evitará en el futuro los reemplazos y favorecerá el desarrollo de dispositivos notablemente más pequeños".

Los dispositivos médicos implantados no suelen requerir mucha potencia para funcionar, normalmente, entre 5 y 10 microvatios en el caso de un marcapasos.

Para el estudio se utilizaron una decena de dispositivos diseñados para medir la potencia eléctrica que era posible obtener con esas células fotoeléctricas. Los 32 voluntarios participaron en el estudio llevaron el dispositivo a modo de brazalete a lo largo de varios meses abarcando todas las épocas del año, desde el verano al invierno. Para simular que la célula fotovoltaica estaba colocada bajo la piel se aplicaron filtros ópticos que simulaban el obstáculo al paso de la luz que supondría la piel.

Los dispositivos médicos implantados no suelen requerir mucha potencia para funcionar

Recientemente se han realizado también estudios para convertir el calor corporal en electricidad, con resultados similares: hace unos meses los investigadores de la universidad pública de Carolina del Norte lograron obtener hasta 20 microvatios por centímetro cuadrado colocando un generador termoeléctrico flexible de 2 mm de grosor y 1,5 cm2 sobre la piel de los voluntarios.

Por los resultados obtenidos los investigadores creen que el uso de células solares subcutáneas es una opción viable. A pesar de que la luz tiene que atravesar las capas superiores de la piel en todos los voluntarios se midieron potencias adecuadas para su aplicación. De hecho, el promedio de aquellos que produjeron una cantidad menor de energía se situó en los 12 microvatios, una cifra por encima de las requerida para hacer funcionar de forma permanente un marcapasos convencional.