Supercondensadores de fibra totalmente biocompatibles y de extracción térmica para su bioimplantación a largo plazo

Área de la Ciencia:

• Dispositivos bioelectrónicos
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los avances en los dispositivos bioelectrónicos implantables requieren fuentes de energía estables y biocompatibles.
• Las fuentes de energía existentes a menudo carecen de la estabilidad electroquímica y mecánica a largo plazo requerida para aplicaciones in vivo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un dispositivo de almacenamiento de energía en forma de fibra mecánicamente robusto y biocompatible para bioelectrónica implantable.
• Para integrar todos los componentes necesarios (electrodos, electrolito, colectores de corriente, encapsulación) en una sola arquitectura de fibra.

Principales métodos:

• Fabricación de fibras resistentes de supercondensadores basadas en hidrogel (THBS) mediante un proceso de extracción térmica (TDP).
• Optimización de las propiedades térmicas/mecánicas y incorporación de capacidades de autocuración.
• Evaluación del rendimiento electroquímico en deformaciones dinámicas de alta curvatura.
• Evaluación de la funcionalidad a largo plazo y la biocompatibilidad mediante estudios in vitro e in vivo.

Principales resultados:

• Las fibras THBS demostraron un alto rendimiento electroquímico duradero bajo movimientos fisiológicos simulados.
• Las fibras mantuvieron la estabilidad mecánica y electroquímica a pesar de su pequeño tamaño (cientos de micras).
• Se confirmó la funcionalidad a largo plazo durante cinco semanas con una respuesta inmune mínima in vivo.
• Las demostraciones exitosas in vivo incluyeron la alimentación de un LED en un ratón que se movía libremente y permitieron la estimulación optogenética.

Conclusiones:

• Las fibras THBS representan una solución prometedora de almacenamiento de energía de próxima generación para sistemas bioelectrónicos implantables avanzados.
• La arquitectura de fibra unificada y robusta ofrece un camino hacia una potencia totalmente biocompatible y mecánicamente estable para aplicaciones in vivo.