El Revestimiento Especial Evita Que Las Baterías Conduzcan Electricidad Después De Ser Ingeridas

El revestimiento especial hace que las baterías sean más seguras

Una batería revestida nueva todavía conduce electricidad cuando se comprime, pero no si se ingiere accidentalmente.

Un nuevo recubrimiento especial desarrollado por un equipo de investigadores evita que la corriente eléctrica dañe el tracto digestivo después de la ingestión accidental de la batería.

Cada año, casi 4,000 niños van a las salas de emergencia después de ingerir pilas de botón, las pilas redondas y planas que alimentan juguetes, audífonos, calculadoras y muchos otros dispositivos. La ingestión de estas baterías tiene graves consecuencias, que incluyen quemaduras que dañan permanentemente el esófago, desgarros en el tracto digestivo y, en algunos casos, incluso la muerte.

Para ayudar a prevenir tales lesiones, los investigadores de MIT , Brigham and Women’s Hospital y Massachusetts General Hospital han ideado una nueva forma de recubrir las baterías con un material especial que evita que conduzcan la electricidad después de haber sido ingeridas. En pruebas con animales, encontraron que tales baterías no dañaban en absoluto el tracto gastrointestinal (GI).

“Estamos muy contentos de que nuestros estudios hayan demostrado que estas nuevas baterías que creamos tienen el potencial de mejorar en gran medida la seguridad debido a la ingestión accidental de los miles de pacientes que cada año ingieren componentes eléctricos en juguetes u otras entidades sin darse cuenta”, dice Robert Langer , profesor del Instituto David H. Koch del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, el Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES) y el Departamento de Ingeniería Química.

Langer y Jeffrey Karp, profesor asociado de medicina en la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital Brigham and Women’s, son los autores principales de un artículo que describe los nuevos revestimientos de baterías en la edición de esta semana de Proceedings of the National Academy of Sciences. Los autores principales del artículo son Bryan Laulicht, ex postdoctorado de IMES, y Giovanni Traverso, investigador del Instituto Koch y gastroenterólogo del MGH.

Baterías pequeñas, gran peligro

Cada año se producen alrededor de 5 mil millones de baterías de botón, y estas baterías se han vuelto cada vez más potentes, lo que las hace aún más peligrosas si se ingieren. En los Estados Unidos, la legislación reciente ha ordenado etiquetas de advertencia en los paquetes, y algunos juguetes deben tener carcasas de batería que solo se pueden abrir con un destornillador. Sin embargo, no ha habido innovaciones tecnológicas para hacer que las baterías sean más seguras, dice Karp.

Cuando se ingieren las baterías, comienzan a interactuar con el agua o la saliva, creando una corriente eléctrica que produce hidróxido, un ion cáustico que daña los tejidos. Esto puede causar lesiones graves en solo un par de horas, especialmente si los padres no se dan cuenta de inmediato de que un niño se ha tragado una batería.

“Las baterías de disco en el esófago requieren una extracción endoscópica [de emergencia]”, dice Traverso. “Esto representa una emergencia gastrointestinal, dado que el daño tisular comienza tan pronto como la batería entra en contacto con el tejido, generando una corriente eléctrica [y] provocando una quemadura química”.

El equipo de investigación comenzó a pensar en formas de alterar las baterías para que no generen una corriente dentro del cuerpo humano, pero aún puedan alimentar un dispositivo. Sabían que cuando las baterías están dentro de su carcasa, experimentan una presión suave. Para aprovechar esto, decidieron recubrir las baterías con un material que les permitiría conducir cuando están bajo presión, pero que actuaría como aislante cuando las baterías no estén comprimidas.

El compuesto de túnel cuántico (QTC), un material estándar que se usa comúnmente en teclados de computadora y pantallas táctiles, encaja perfectamente. QTC es un material similar al caucho, generalmente hecho de silicona, incrustado con partículas metálicas. En circunstancias normales, estas partículas están demasiado separadas para conducir una corriente eléctrica. Sin embargo, cuando se aprietan, las partículas se acercan y comienzan a conducir. Esto permite que QTC cambie de un aislante a un conductor, dependiendo de cuánta presión esté bajo.

Para verificar que este recubrimiento protegería contra el daño tisular, los investigadores primero calcularon cuánta presión experimentaría la batería dentro del tracto digestivo, donde los movimientos del tracto, conocidos como peristalsis, ayudan a mover los alimentos. Calcularon que incluso bajo las fuerzas más altas posibles, que se encuentran en pacientes con un trastorno poco común llamado “esófago cascanueces”, las baterías recubiertas de QTC no funcionarían.

“Desea saber cuál es la fuerza máxima que posiblemente se podría aplicar y desea asegurarse de que las baterías conduzcan solo por encima de ese umbral”, dice Laulicht. “Sentimos que una vez que estuviéramos muy por encima de esos niveles, estos recubrimientos pasarían a través del tracto gastrointestinal sin cambios”.

Después de que se hicieron esos cálculos, los investigadores monitorearon las baterías recubiertas en el esófago de un cerdo y no encontraron signos de daño.

“Una solución relativamente simple”

Debido a que QTC es relativamente económico y ya se usa en otros productos de consumo, los investigadores creen que las compañías de baterías podrían implementar este tipo de recubrimiento con bastante facilidad. Ahora están trabajando en el desarrollo de un método escalable para fabricar baterías revestidas y buscando empresas que sean interesantes para adoptarlas.

“Estábamos realmente interesados ​​en tratar de imponer criterios de diseño que nos permitieran tener un camino acelerado para llevar esto a la sociedad y reducir las lesiones”, dice Karp. “Creemos que esta es una solución relativamente simple que debería ser fácil de escalar, no agregará costos significativos y puede abordar uno de los mayores problemas asociados con la ingestión de estas baterías”.

Además, debido a que el recubrimiento es impermeable, los investigadores creen que podría usarse para hacer que las baterías sean resistentes a la intemperie y más adecuadas para uso en exteriores. También planean probar el recubrimiento en otros tipos de baterías, incluidas las de litio.

Edith Mathiowitz, profesora de ciencias médicas en la Universidad de Brown que no participó en la investigación, dice que cree que este enfoque es una “idea brillante” que ofrece una solución fácil para los peligros potenciales de la ingestión de baterías.

“Lo que me gusta de él es que es una idea simple que se puede implementar con mucha facilidad. No es algo que requiera una gran instalación de fabricación nueva ”, dice. “Y, eventualmente, podría ser útil en cualquier tipo de tamaño de batería”.

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud.

Publicación : Bryan Laulicht, et al., “Armadura de batería simple para proteger contra lesiones gastrointestinales por ingestión accidental”, PNAS, 2014; doi: 10.1073 / pnas.1418423111

Imagen: Christine Daniloff / MIT

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