¿Podría su entrenamiento cargar su teléfono inteligente?

Un día, el entrenamiento o trote del gimnasio de la mañana podría no solo recargarlo, sino también recargar su teléfono inteligente u otro dispositivo electrónico pequeño. Los científicos han desarrollado un biosensor montado dentro de un tatuaje temporal que puede controlar el progreso del usuario mientras hace ejercicio y aprovechar su sudor para producir energía eléctrica.
Las biobaterías se recargan más rápidamente que las baterías convencionales, usan energía renovable y no explotan ni liberan sustancias químicas tóxicas.

La innovación es el trabajo de un equipo dirigido por Joseph Wang, Profesor Distinguido y Presidente de Nanoingeniería de la Universidad de California. Presentaron su enfoque novedoso de biobatería en una reciente reunión de la American Chemical Society en San Francisco.

Comparadas con las baterías convencionales, las biobaterías tienen varias ventajas: se recargan más rápidamente, usan energía renovable (en este caso, sudor corporal) y no explotan ni emiten químicos tóxicos.

El profesor Wang dice que su trabajo muestra "los primeros ejemplos de biodetección epidérmica y células biocombustibles que podrían ser utilizadas para una amplia gama de aplicaciones futuras".

A medida que sudamos, producimos lactato, "un indicador muy importante de cómo te está yendo durante el ejercicio", dice el Dr. Wenzhao Jia, un estudiante postdoctoral en el laboratorio del Prof. Wang.

En general, cuanto más intensamente ejercemos, más lactato producimos, ya que la respiración aeróbica no es suficiente para producir la energía que necesitamos y la respiración anaeróbica entra en acción. La respiración anaeróbica convierte la glucosa o el glucógeno en ácido láctico, generando energía en el proceso.

Los atletas profesionales controlan sus niveles de lactato para evaluar su rendimiento físico y de entrenamiento. Los médicos también evalúan los niveles de lactato durante el ejercicio para examinar a los pacientes en busca de enfermedades cardíacas o pulmonares, y otras afecciones marcadas por lactato inusualmente alto.

Medida no invasiva, en tiempo real, de los niveles de lactato durante el ejercicio

La Dra. Jia y sus colegas han desarrollado una forma más rápida, fácil y no invasiva de medir el lactato durante el ejercicio en tiempo real. Antes de su innovación, la única forma de hacerlo era tomar muestras de sangre a intervalos regulares durante el ejercicio y enviarlas para su análisis.

El nuevo sensor, que puede imprimirse en un tatuaje temporal, contiene una enzima que produce una corriente eléctrica débil al eliminar los electrones de las moléculas de lactato.

Los científicos probaron el nuevo dispositivo en 10 voluntarios sanos. Aplicaron los tatuajes temporales a la parte superior de los brazos de los voluntarios y midieron la cantidad de corriente eléctrica que producían mientras ejercitaban.

Los voluntarios se ejercitaron en bicicletas estacionarias durante 30 minutos, y la resistencia aumentó gradualmente durante el período. Los sensores permitieron a los científicos controlar los niveles de lactato en el sudor a medida que cambiaban con la intensidad del ejercicio.

Biobattery usa lactato del sudor para generar energía

El equipo luego desarrolló la tecnología un paso más allá e hizo una biobatería con sudor.

Usaron la enzima que elimina el lactato de los electrones para actuar como el ánodo, y usaron una sustancia química que acepta que los electrones sean el cátodo. Los electrones que se mueven de un ánodo a un cátodo son el principio básico sobre el cual funciona una batería.

Para ver cómo funciona el dispositivo, reproduce el video a continuación.

El equipo probó la biobatería en 15 voluntarios que ejercitaban en bicicletas estacionarias. Como antes, el dispositivo se incorporó dentro de un tatuaje temporal aplicado a la parte superior de sus brazos.

Los diferentes voluntarios produjeron cantidades variables de poder en sus biobaterías de tatuajes. Curiosamente, los voluntarios menos capacitados parecían producir más poder. Aquellos que se ejercitaban solo una vez a la semana producían más poder que aquellos que se ejercitaban al menos tres veces a la semana.

Una posible explicación es que las personas menos aptas se fatigan más rápidamente, lo que hace que la respiración anaerobia productora de lactato se active más temprano.

Los voluntarios menos en forma produjeron alrededor de 70 ?W por cm cuadrado (cm2) de piel. El Dr. Jia dice que esta no es una gran cantidad de corriente, pero están trabajando en cómo mejorarla para que eventualmente sea suficiente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos:

"En este momento, podemos obtener un máximo de 70 ?W por cm2, pero nuestros electrodos tienen solo 2 por 3 milímetros de tamaño y generan alrededor de 4 ?W, un poco pequeño para generar suficiente energía para ejecutar un reloj, por ejemplo, lo que requiere al menos 10 ?W ".

Ella dice que también necesitan encontrar una forma de almacenar la corriente generada.

La National Science Foundation y la Office of Naval Research están financiando el trabajo.

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