Las anguilas eléctricas, que se deslizan a lo largo de los fondos fangosos de los estanques y arroyos en las cuencas de los ríos Amazonas y Orinoco de América del Sur, pueden causar un choque lo suficientemente poderoso como para derribar a un caballo. Su poder proviene de células llamadas electrocitos que se descargan cuando la anguila está cazando o se siente amenazada.
Ahora, los investigadores se están inspirando en estas anguilas (no técnicamente anguilas, de hecho, sino en un tipo de pez) para desarrollar nuevas fuentes de energía que algún día podrían alimentar dispositivos eléctricos en el cuerpo humano, como marcapasos, sensores y prótesis órganos
Las anguilas eléctricas pueden sincronizar la carga y descarga de miles de células en sus cuerpos simultáneamente, dice Max Shtein, un científico de materiales en la Universidad de Michigan que trabajó en la investigación.
"Si piensa en hacerlo muy rápidamente, [en] una fracción de segundo, para miles de celdas simultáneamente, es un esquema de cableado bastante inteligente", dice.
Los electrocitos de una anguila eléctrica son grandes y planos, con cientos apilados horizontalmente. Debido a la forma en que se apilan, los pequeños voltajes individuales de las células se suman a una patada significativa. Esto es posible porque el tejido circundante aísla los electrocitos para que el voltaje fluya hacia el agua frente al pez, aturdiendo o matando presas o amenazas, y luego fluya hacia atrás para crear un circuito completo.
Un equipo dirigido por el colaborador de Shtein, Michael Meyer, de la Universidad de Friburgo, intentó copiar la fisiología de la anguila creando unas 2.500 unidades hechas de sodio y cloruro disuelto en hidrogeles a base de agua. Imprimieron hileras de diminutos botones multicolores de hidrogeles en largas láminas de plástico, alternando los hidrogeles salados con unos hechos solo con agua. Luego imprimieron una segunda hoja de hidrogeles selectivos de carga, cada uno de los cuales permitió el paso de geles de sodio con carga positiva o de cloruro con carga negativa. Cuando las hojas se doblaron, utilizando una técnica especial de origami, los geles alternos se tocaron y generaron electricidad. El sistema generó 110 voltios, una sacudida decente, pero mucho menor que la potencia de salida de una anguila, que tiene celdas más delgadas y de menor resistencia.
Hidrogeles selectivos de carga en la parte superior de una lámina de hidrogeles salinos (rojo) y de agua dulce (azul) (Universidad de Michigan) El equipo, que también incluía investigadores de la Universidad de Friburgo y la Universidad de California en San Diego, escribió sobre su prototipo en la revista Nature el mes pasado.
El sistema de hidrogel es blando y flexible, lo que podría convertirlo en una fuente de energía potencialmente buena para los robots de cuerpo blando cuyos movimientos se verían obstaculizados por baterías duras. También está libre de los ingredientes potencialmente tóxicos de las baterías tradicionales, como el plomo. Y dado que el sistema está hecho de componentes artificiales en lugar de tejido biológico, tiene un bajo potencial de rechazo inmune.
Los investigadores esperan poder aumentar la potencia del sistema haciendo que las membranas de hidrogel sean más delgadas. También esperan imitar la capacidad de la anguila de usar sus propios fluidos corporales para mantener las diferencias en la concentración de electrolitos entre los electrocitos. Esto podría permitir alimentar permanentemente un dispositivo implantado sin entrada externa.
"La belleza de las biobaterías eléctricas de anguila es que los principios por los cuales funcionan son simples y las partículas cargadas que se mueven para generar corriente están fácilmente disponibles, esencialmente solo iones en solución como en la sal de mesa, que ocurren naturalmente en nuestros cuerpos". dice Harold Zakon, profesor de neurociencia en la Universidad de Texas en Austin que estudia anguilas eléctricas. "Dado que las células de órganos eléctricos se cargan al mover iones a través de las membranas celulares, nunca tendrían que enchufarse a la pared o a una fuente de energía externa, sino que dependerían de la propia energía del cuerpo para mantenerlas cargadas".
