Luz sobre a pele alimenta implantes médicos sem bateria

A energia para os implantes médicos pode ser transmitida por luz, eliminando a necessidade de baterias.
[Imagem: Juho Kim]

Implantes médicos sem baterias

Os implantes eletrônicos biomédicos, como marcapassos cardíacos, estimuladores cerebrais profundos ou estimuladores da medula espinhal, melhoram a qualidade de vida, fornecendo diagnósticos e tratamentos, ou mesmo mantendo a pessoa viva.

A maioria desses dispositivos, no entanto, é alimentada por baterias. E, uma vez que essas baterias se esgotam, os pacientes devem ser submetidos a uma nova cirurgia para substituí-las.

Para superar essa deficiência, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju (Coreia do Sul) estão propondo uma nova maneira de fornecer energia elétrica sustentável para os aparelhos dentro do corpo, sem os riscos de complicações cirúrgicas.

A proposta é um conceito inovador que eles batizaram de "transferência de energia fotônica ativa". Diferente das propostas feitas até agora, de transmissão de eletricidade sem fios, a energia é transmitida por luz.

Juho Kim e seus colegas desenvolveram um sistema de transferência de energia formado por uma fonte de luz adesiva, colada sobre a pele, e uma matriz fotovoltaica - células solares - integrada a um implante médico.

O adesivo fino e flexível, composto por micro-LEDs, emite fótons que penetram no tecido vivo e são capturados pela matriz fotovoltaica, que gera a energia elétrica para alimentar o implante.

Ao contrário de outros protótipos similares, que dependem da luz ambiente, esse sistema pode gerar energia em ambientes fechados ou ao ar livre, dia e noite, independentemente da cobertura por roupas. Além disso, como as luzes ficam voltadas para a pele, o paciente não precisa ficar parecendo uma lanterna acesa por onde quer que vá.

Energia pela luz

O circuito externo de lâmpadas é alimentado por uma bateria convencional de 3 volts. Os micro-LEDs emitem luz a 670 nm (vermelho profundo), que penetra aproximadamente 2,5 mm no tecido, onde é convertida em eletricidade por células fotovoltaicas especiais.

Testado em camundongos vivos, o sistema transmitiu através da pele uma potência de 8,2 µW, o que é mais do que o consumo de energia necessário de um estimulador personalizado (aproximadamente 2,3 µW). A potência foi suficiente para gerar os pulsos estimulantes periódicos, além de carregar a microbateria embutida no aparelho.

Para comparação, os marcapassos cardíacos comerciais requerem uma potência entre 1 e 10 µW, dependendo do seu modo de operação.

"Atualmente, estamos planejando desenvolver a tecnologia para aplicá-la em humanos. Temos que verificar ou melhorar a confiabilidade mecânica, a biocompatibilidade a longo prazo e a densidade de potência," explicou o professor Jongho Lee.