Bateria que recarrega com oxigênio do corpo também pode destruir tumores

Bateria Na-O2 implantável e biocompatível.
[Imagem: Yang Lv et al. - 10.1016/j.chempr.2024.02.012]

Bateria de oxigênio do sangue

De marcapassos a neuroestimuladores, os dispositivos médicos implantáveis dependem de baterias para manter o coração batendo e salvar vidas. Mas baterias se descarregam e, neste caso, não é uma simples questão de plugá-las na tomada para recarregar: É necessário fazer uma cirurgia para substituí-las.

Para evitar tamanho inconveniente e risco para os pacientes, cientistas desenvolveram agora uma bateria que funciona usando o oxigênio presente no próprio corpo. Nos primeiros testes em animais de laboratório, os protótipos da bateria forneceram energia estável e se mostraram totalmente compatíveis com o sistema biológico.

"Quando você pensa sobre isso, vê que o oxigênio é a fonte da nossa vida," comentou o professor Xizheng Liu, da Universidade de Tecnologia de Tianjin (China). "Se pudermos aproveitar o fornecimento contínuo de oxigênio no corpo, a vida útil da bateria não será limitada pelos materiais finitos das baterias convencionais."

Para construir uma bateria segura, eficiente e biocompatível, os pesquisadores fabricaram seus eletrodos com uma liga à base de sódio e ouro nanoporoso, um material com poros milhares de vezes menores do que a largura de um fio de cabelo. O ouro é conhecido pela sua compatibilidade com os sistemas vivos, e o sódio é um elemento essencial e onipresente no corpo humano. Os eletrodos sofrem reações químicas com o oxigênio do corpo para produzir eletricidade. Para proteger a bateria, os pesquisadores a envolveram em uma película de polímero porosa, macia e flexível.

O protótipo da bateria de oxigênio foi implantada sob a pele das costas de ratos de laboratório. Duas semanas depois do implante, a bateria produzia tensões estáveis entre 1,3 V e 1,4 V, com uma densidade de potência máxima de 2,6 microwatts por centímetro quadrado (µW/cm²). Essa saída ainda é insuficiente para alimentar dispositivos médicos, mas uma bateria para o corpo humano poderá ser maior e produzir mais eletricidade. O ponto alto do projeto, até aqui, foi comprovar que é possível aproveitar o oxigênio do corpo para obter energia.

Arquitetura da bateria e reações do fluido corporal O2 no cátodo.
[Imagem: Yang Lv et al. - 10.1016/j.chempr.2024.02.012]

Bateria contra o câncer

A equipe também avaliou reações inflamatórias, alterações metabólicas e regeneração dos tecidos ao redor da bateria. Os subprodutos das reações químicas da bateria, incluindo íons de sódio, íons hidróxido e mesmo baixos níveis de peróxido de hidrogênio foram facilmente metabolizados pelo organismo e não afetaram os rins e o fígado. Para surpresa dos pesquisadores, os vasos sanguíneos dos animais também se regeneraram ao redor da bateria.

"Ficamos intrigados com a produção instável de eletricidade logo após a implantação," contou Liu. "Acontece que tivemos que dar tempo para a ferida cicatrizar, para que os vasos sanguíneos se regenerassem ao redor da bateria e fornecessem oxigênio, antes que a bateria pudesse fornecer eletricidade estável. Esta é uma descoberta surpreendente e interessante porque significa que a bateria pode ajudar a monitorar a cicatrização de feridas."

A bateria é fácil de fabricar em escala industrial e uma escolha de materiais mais barato pode reduzir ainda mais seu preço.

Curiosamente, essa bateria também pode ter outras aplicações, com uma atuação inesperada contra o câncer, não fornecendo energia, mas retirando energia do tumor.

"Como as células tumorais são sensíveis aos níveis de oxigênio, implantar esta bateria consumidora de oxigênio em torno delas pode ajudar a matar o câncer de fome. Também é possível converter a energia da bateria em calor para matar as células cancerígenas," disse Liu. "Desde uma nova fonte de energia até potenciais bioterapias, as perspectivas para esta bateria são animadoras."