Un gruppo di ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha presentato una batteria di carta interamente “bioresorbibile”, che il corpo è in grado di degradare e assorbire. Lo studio è stato pubblicato su Nature Chemical Engineering.
Finora i dispositivi ingeribili che richiedono energia si sono affidati a diverse strategie: alimentazione trasmessa da una sorgente esterna, recupero di energia dall’ambiente gastrointestinale oppure piccole batterie a bottone. Queste ultime contengono in genere litio, ossido di argento o altri metalli, e se il rivestimento protettivo si danneggia durante il transito nell’apparato digerente possono diventare un rischio per la salute. Per questo il gruppo guidato da Giovanni Traverso, professore di ingegneria meccanica al MIT e gastroenterologo al Brigham and Women’s Hospital, si è chiesto se fosse possibile creare una batteria bioresorbibile da impiegare in molti ambiti applicativi diversi. La scelta è caduta su materiali tollerabili dall’organismo in piccole quantità: una lega di magnesio per l’anodo e, per il catodo, un sottile composito simile alla carta, formato da triossido di molibdeno, nanofibre di cellulosa e carbone. Completa la batteria un elettrolita in gel a base di liquido ionico. Traverso spiega che il criterio decisivo è stato proprio questo: “È risaputo che questi materiali sono relativamente sicuri. Questo è stato il fattore determinante, pensare a materiali che possano essere tollerati dagli esseri umani”.
Il sistema genera 1,84 volt ed esiste in due versioni: un disco di 7,5 millimetri di diametro e una barretta rettangolare lunga 24 millimetri. Immerse in una soluzione fortemente acida, simile al succo gastrico, le batterie hanno funzionato regolarmente per circa tre giorni, poi le prestazioni sono calate gradualmente fino alla completa degradazione nel giro di alcune settimane.
La prima dimostrazione ha riguardato una capsula già presentata dal laboratorio nel 2023, progettata per inviare una debole corrente elettrica alla parete dello stomaco. In precedenza il gruppo aveva mostrato che questo stimolo spinge le cellule endocrine gastriche a produrre grelina, l’ormone della fame. La versione originale usava due batterie all’ossido di argento; sostituendole con quelle nuove, quasi tutto il dispositivo è diventato bioresorbibile, con l’eccezione del circuito stampato. I componenti non assorbiti vengono comunque eliminati per le vie naturali. La batteria ha garantito una stimolazione continua fino a tre giorni e, negli esperimenti sugli animali, venti minuti di stimolazione nello stomaco hanno aumentato i livelli di grelina di circa il 50%. Un effetto del genere potrebbe essere utile in condizioni caratterizzate da nausea o perdita di appetito, come la cachessia, cioè la perdita di massa corporea che può accompagnare tumori e altre malattie croniche.
La seconda applicazione riguarda l’aderenza alle terapie. I ricercatori hanno integrato la batteria a disco in una capsula dotata di un tag RFID bioresorbibile, realizzato con molibdeno e cellulosa, che segnala la propria posizione dall’interno dell’apparato digerente. Il sistema precedente, chiamato SAFARI e presentato a gennaio, usava tag passivi alimentati dall’energia raccolta, con una portata di comunicazione limitata. Con la nuova batteria il dispositivo può trasmettere in modo continuo e fino a 1,5 metri di distanza, come verificato in test sugli animali. Il gruppo sta ora pianificando una sperimentazione clinica su SAFARI, che dovrebbe partire tra circa due anni.
Il risultato ha attirato l’attenzione della stampa internazionale: il Financial Times lo ha definito una “tappa verso un potenziale uso sull’uomo per monitoraggio e trattamenti”. Traverso sottolinea inoltre un secondo vantaggio, oltre alla sicurezza per il paziente: i materiali si degradano anche una volta rilasciati nell’ambiente, riducendo l’impatto di batterie che altrimenti finirebbero nel sistema fognario. Va ricordato che le prove finora riportate sono state condotte in laboratorio e su modelli animali, quindi il comportamento nell’uomo resta da verificare. La ricerca è stata finanziata da Novo Nordisk, dalla Karl van Tassel Career Development Professorship, dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT, dalla Divisione di Gastroenterologia del Brigham and Women’s Hospital e dall’agenzia statunitense ARPA-H.
