I ricercatori dell'Università di Oxford hanno fatto un passo significativo verso la realizzazione di dispositivi biointegrati in miniatura, capaci di stimolare direttamente le cellule. Il loro lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature.
Piccoli dispositivi biointegrati in grado di interagire e stimolare le cellule potrebbero avere importanti applicazioni terapeutiche, tra cui la somministrazione di terapie farmacologiche mirate e l’accelerazione della guarigione delle ferite. Tuttavia, tutti questi dispositivi necessitano di una fonte di alimentazione per funzionare. Ad oggi, non esistono mezzi efficienti per fornire energia a livello di microscala.
Per risolvere questo problema, i ricercatori del Dipartimento di Chimica dell’Università di Oxford hanno sviluppato una fonte di energia in miniatura in grado di alterare l’attività delle cellule nervose umane in coltura. Ispirato al modo in cui le anguille elettriche generano elettricità, il dispositivo utilizza gradienti ionici interni per generare energia.
La fonte di soft power miniaturizzata viene prodotta depositando una catena di cinque goccioline di dimensioni nanolitri di un idrogel conduttivo (una rete 3D di catene polimeriche contenente una grande quantità di acqua assorbita). Ciascuna gocciolina ha una composizione diversa in modo che si crei un gradiente di concentrazione di sale attraverso la catena. Le goccioline sono separate dalle vicine da doppi strati lipidici, che forniscono supporto meccanico impedendo al contempo agli ioni di fluire tra le goccioline.
La fonte di energia viene attivata raffreddando la struttura a 4°C e cambiando il mezzo circostante:questo distrugge i doppi strati lipidici e fa sì che le goccioline formino un idrogel continuo. Ciò consente agli ioni di muoversi attraverso l'idrogel conduttivo, dalle goccioline ad alto contenuto di sale alle due estremità alla gocciolina a basso contenuto di sale al centro.
Collegando le goccioline finali agli elettrodi, l'energia rilasciata dai gradienti ionici viene trasformata in elettricità, consentendo alla struttura dell'idrogel di fungere da fonte di energia per i componenti esterni.