El proyecto BioCell-Power, liderado por el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) y financiado por el Ivace, nace de la necesidad detectada en la sociedad de desarrollar dispositivos de monitorización personal y nuevas fuentes de energía capaces de alimentar estos dispositivos electrónicos de nueva generación, que se usan en aplicaciones relacionadas con la monitorización de la salud o la medicina deportiva —relojes inteligentes, medidas de glucosa autónoma en diabéticos, etc.—.
Así, se podría generar energía empleando como combustible moléculas tales como la glucosa o el lactado, que están presentes de forma habitual en fluidos como el sudor o la sangre.
Y si esto resulta curioso, el trabajo que hay detrás de este proyecto de I+D también resulta interesante dado el perfeccionamiento que se ha conseguido con BioCell-Power, que ha desarrollado electrodos que reúnen tres propiedades difíciles de encontrar en los mismos.
Se trata de propiedades como la conductividad —intrínseca a los electrodos— y, como novedad, también la biocompatibilidad —que alude a que el usuario no sufra ninguna reacción— y la flexibilidad, que ayuda a que no se rompan con los movimientos.
Todo ello favorece que los electrodos resultantes de BioCell-Power puedan ser utilizados en diferentes aplicaciones en el futuro y garanticen el confort del usuario.
Electrodos y degradación de moléculas
En lo que se refiere a generación de energía, se desarrolla una biopila enzimática que es capaz de obtener energía a partir de la transformación de moléculas contenidas de manera natural en fluidos biológicos, como la glucosa del sudor o la sangre, mediante una reacción química que sucede en el electrodo desarrollado.
Así, el electrodo reconoce este azúcar o la glucosa y degrada estas moléculas hasta obtener corriente eléctrica.
La presente tecnología se encuentra en fase de investigación y su transferencia a la sociedad requiere aún afrontar aspectos esenciales, ya que las biopilas enzimáticas deben cumplir con características de miniaturización, flexibilidad y estabilidad química y mecánica para adaptarse al uso cotidiano y de manera no invasiva por parte del usuario.
Además, la cantidad de energía obtenida por esta tecnología es limitada, por lo que son necesarias estrategias para maximizar su eficiencia mediante nuevas configuraciones para los bioelectrodos desarrollados y la integración de estrategias electrónicas para el correcto aprovechamiento de la energía producida en la alimentación de dispositivos de bajo consumo.
Esto conlleva un trabajo de I+D continuo para el aumento del nivel de madurez de la tecnología para poder acercar la tecnología al mercado.
ITE, energía paras las empresas y personas
Este es uno de los grandes propósitos del ITE: acercar el conocimiento y experiencia a las empresas.
Dicho centro de referencia en el sector energético trabaja en la búsqueda de los materiales más adecuados, las mejores estrategias y configuraciones para el desarrollo de dispositivos funcionales (prototipos), así como los métodos de evaluación y testeo más adecuados para establecer el funcionamiento de los sistemas desarrollados.
Asimismo, el proyecto —que acabará en diciembre— pretende identificar los nichos de aplicación de la tecnología que ofrezcan nuevas oportunidades de negocio a la industria.
Dentro de este proyecto se cuenta con la colaboración de diferentes entidades, uniendo centros tecnológicos, universidades y empresas.
Es el caso de la colaboración de centros y empresas como AWSensors, enfocada al desarrollo de equipos que servirán para evaluar la estabilidad del electrodo, y Nuubo, que ofrece un sistema de monitorización cardíaca portátil incorporado en textiles que permite a los médicos diagnosticar arritmias de forma más rápida y eficiente.
Dicha compañía colabora en la validación de los criterios adoptados para el desarrollo de los bioelectrodos flexibles y biocompatibles para su futura adaptación a productos de tipología wearable. Es decir, productos ponibles.
Este es un ejemplo del nexo de unión entre el ITE y las empresas, ya que no solo trabaja para ayudarles a ganar en competitividad empresarial, sino que juntos unen fuerzas para desarrollar proyectos innovadores y disruptivos que ayudan a generar energía de manera eficiente y sostenible.
Gran revolución en el análisis clínico
Por otro lado, en cuanto a la colaboración con universidades, BioCell-Power ha contado con el apoyo de un grupo de la Universidad de Alcalá (UAH) centrado en la integración de la tecnología con sistemas microfluídicos como primer paso de futuros prototipos de biopila.
El uso de sistemas microfluídicos ha supuesto una gran revolución en el campo del análisis clínico, ya que estos sistemas son capaces de llevar a cabo operaciones y procesos de laboratorio de manera automática, descentralizada y utilizando un bajo volumen de muestra.
Concretamente, se va a trabajar con el grupo de Miniaturización y Nanotecnología Analíticas (Minynanotech) que cuenta con amplia experiencia en microfluídica, miniaturización y su integración con bioelectrodos para aplicaciones de sensado.
De manera específica, destaca la experiencia en la creación de dispositivos de medida autónomos para análisis descentralizados y automáticos, llamadas “tecnologías de laboratiorio en chip” para contribuir a la creación de dispositivos de medida que puedan realizar análisis en el punto de atención al paciente.
Dando un paso más de cara a generar un dispositivo funcional, se han llevado a cabo estrategias electrónicas para el empleo de la energía obtenida por la biopila empleando un módulo de evaluación preparado para almacenar y utilizar la energía generada por la biopila para el encendido de un LED, como modelo de dispositivo de bajo consumo que supone la prueba de concepto de la capacidad de generación y uso de energía a partir de la transformación de glucosa en la superficie del electrodo.
Para ello, se cuenta con la experiencia de los investigadores en el campo de la electrónica del ITE del Departamento de Alta Tensión y Nuevos Materiales para el desarrollo de las estrategias para almacenamiento energético y alimentación de dispositivos.
El proyecto BioCell-Power y sus desarrollos han dado lugar a acciones de transferencia de conocimiento obtenidos durante la ejecución del proyecto.
Debido a sus propiedades de biocompatibilidad, conductividad y estabilidad mecánica, los citados soportes flexibles conductores que han sido desarrollados como bioelectrodos para generación de energía usando glucosa, también están siendo empleados para el desarrollo de prototipos de electrodos en colaboración con investigadores del Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IISLaFe).
Así, la integración de este tipo de electrodos en prototipos cada vez más complejos contribuye a dar un paso más para mejorar la monitorización personal, respondiendo a la necesidad detectada en la sociedad de generar nuevos dispositivos de monitorización y nuevas fuentes de energía capaces de alimentar los dispositivos electrónicos de nueva generación.
El proyecto BioCell-Power está financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace) | EXP-00122536/CER-20191006
