Implantes que se cargan con ultrasonidos: la medicina del futuro ya está aquí
Una nueva tecnología permite cargar dispositivos médicos dentro del cuerpo humano usando ultrasonidos. Sin cables, sin cirugías y con total seguridad, esta innovación promete transformar la medicina moderna.
Por Enrique Coperías
Imagen ilustrativa de cómo un receptor ultrasónico se puede doblar y deformar durante el proceso de carga inalámbrica de la batería de un dispositivo médico insertado en el cuerpo, mientras mantiene su rendimiento durante la adhesión cercana al cuerpo humano. Cortesía: Korea Institute of Science and Technology(KIST)
Los dispositivos médicos implantables, como marcapasos, desfibriladores y neuroestimuladores, han revolucionado la medicina moderna. Sin embargo, aún presentan un problema crítico: dependen de baterías que deben reemplazarse mediante intervenciones quirúrgicas periódicas. Estas operaciones suponen riesgos de infección, incomodidades para los pacientes y costes elevados para los sistemas de salud.
Para superar este desafío, un grupo de investigadores dirigido por el doctor Sunghoon Hur, del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) y el profesor Hyun-Cheol Song, de la Universidad de Corea, ha desarrollado una tecnología pionera: un receptor ultrasónico biocompatible, delgado y flexible, denominado US-TENGDF-B, que es capaz de generar energía de forma inalámbrica dentro del cuerpo humano.
Esta innovación representa un paso crucial hacia la próxima generación de dispositivos médicos implantables y electrónicos vestibles, gracias a su capacidad para operar en condiciones reales del cuerpo humano y su eficiencia energética sin precedentes.
La ventaja de los ultrasonidos frente a las tecnologías convencionales
La creciente demanda de electrónica médica subacuática e implantable ha dejado en evidencia las limitaciones de los métodos convencionales de carga inalámbrica, como la inducción electromagnética y la radiofrecuencia, ampliamente usados en smartphones y auriculares inalámbricos. Estas tecnologías presentan escasa eficiencia energética en entornos biológicos, baja capacidad de penetración en tejidos y riesgo de interferencias electromagnéticas.
Frente a ellas, los ultrasonidos emergen como una alternativa prometedora: no solo son seguros para el cuerpo humano, sino que se absorben menos en los tejidos, lo que permite una transferencia de energía más fiable y profunda.
Por ello, la carga inalámbrica mediante ultrasonido se perfila como un nuevo paradigma para alimentar de manera continua y no invasiva dispositivos médicos implantables y sensores adheridos a la piel.
Un diseño hecho a medida para el cuerpo humano
El US-TENGDF-B es un nanogenerador triboeléctrico (TENG) que convierte la energía mecánica inducida por ultrasonido en electricidad. Recordemos que el efecto triboeléctrico es un fenómeno físico que ocurre cuando dos materiales se frotan o se separan después de estar en contacto, generando una transferencia de electrones entre ellos. Esto produce una carga eléctrica estática, como cuando frotas un globo contra tu cabello y se pega a la pared.
Diseñado específicamente para integrarse con el cuerpo humano, el US-TENGDF-B es extremadamente delgado, ligero, completamente flexible, resistente al agua y biocompatible. Estas características permiten su implantación en tejidos blandos e incluso sobre órganos curvos, como el corazón o el cerebro.
El secreto de su funcionamiento radica en la combinación de materiales de alto rendimiento: el dispositivo emplea películas de PFA y PU, materiales triboeléctricos con excelente capacidad de generación de carga, reforzados con una capa intermedia de polímero ferroelectrico, en concreto de P(VDF-TrFE) —un plástico que puede almacenar carga como una batería en miniatura— mezclado con CCTO, una cerámica que mejora la eficiencia del sistema al permitir que fluya mejor la electricidad.
Gracias a su diseño especial, el dispositivo puede generar electricidad de forma más eficiente y con menos pérdida de energía. Además, está recubierto por completo con un material llamado PDMS —una especie de silicona médica muy flexible— que lo protege dentro del cuerpo o en entornos húmedos, como tejidos y agua.
Un investigador ilumina un led con el logotipo de KIST mediante transferencia de energía inalámbrica. Cortesía: Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Funcionamiento y resultados clave
Cuando se aplica ultrasonido desde el exterior del cuerpo, las ondas acústicas provocan vibraciones en las capas del nanogenerador US-TENGDF-B. Estas vibraciones inducen un movimiento de contacto y separación entre los materiales internos. Esto genera electricidad a través del efecto triboeléctrico. Dicha energía puede alimentar directamente un implante o recargar una batería interna.
Los ensayos en laboratorio fueron concluyentes: el dispositivo logró transmitir 20 milivatios (mW) de potencia a una distancia de 3 cm bajo agua, y 7 mW a una profundidad de 3 cm bajo piel. Esta potencia es más que suficiente para alimentar de forma continua dispositivos médicos de bajo consumo como sensores y marcapasos, superando con creces a los receptores ultrasónicos convencionales.
En condiciones estándar (frecuencia de 40 kilohertzios (kHz) y una distancia de 3 cm), se registró una generación de hasta 16,7 mW, lo que representa un avance del 120% en comparación con tecnologías similares. Además, su funcionamiento se mantuvo estable incluso con curvaturas pronunciadas, como las que presentan los órganos humanos.
Las pruebas confirmaron un rendimiento fiable en posiciones planas, cóncavas y convexas, sin pérdidas significativas de eficiencia.
Eficiencia y fiabilidad en condiciones reales
El dispositivo fue sometido a pruebas en medios como agua, hidrogel, material que imita el tejido humano, y tejido porcino ex vivo. En todos los entornos, demostró una generación eléctrica constante, sin daños por humedad ni pérdidas de rendimiento.
Además, se evaluó su comportamiento al cargar una batería de litio implantada en tejido de cerdo: el US-TENGDF-B logró almacenar 16 julios en aproximadamente una hora y media, utilizando una fuente ultrasónica externa y no invasiva, a solo 3,5 cm de distancia.
Estos resultados validan su aplicabilidad en contextos reales, con condiciones fisiológicas similares a las del cuerpo humano, sin comprometer la seguridad ni la eficacia. Además, las pruebas de biocompatibilidad confirmaron que el dispositivo no presenta toxicidad celular, ni siquiera tras múltiples ciclos de flexión.
A la izquierda, aplicación propuesta de un receptor ultrasónico triboeléctrico en un dispositivo médico implantable. A la derecha, diagrama de bloques completo del dispositivo. Cortesía: Korea Institute of Science and Technology (KIST)
El siguiente paso: la miniaturización
Los autores del estudio consideran que esta tecnología tiene un alto potencial de comercialización a corto plazo. En palabras del doctor Hur, «con esta investigación hemos demostrado que la transmisión inalámbrica de energía por ultrasonidos puede aplicarse en la práctica».
El equipo ya trabaja en su miniaturización y adaptación industrial, para facilitar su integración en dispositivos reales.
Más allá de los implantes médicos, los investigadores vislumbran aplicaciones en electrónica marina y drones submarinos, donde la necesidad de energía inalámbrica a largo plazo también es crítica. La capacidad del US-TENGDF-B para operar en medios acuáticos y transmitir energía a distancia lo convierte en una solución versátil para una nueva generación de tecnología autónoma y sostenible.
Hacia un nuevo paradigma en energía biomédica
El US-TENGDF-B representa un cambio de paradigma en la forma en que alimentamos dispositivos dentro del cuerpo humano. Combina eficiencia energética, flexibilidad, seguridad y compatibilidad biológica, ofreciendo una solución viable para reemplazar las baterías de implantes médicos sin recurrir a cirugías repetidas.
Con una potencia suficiente para mantener en funcionamiento dispositivos de bajo consumo, una estructura adaptable a la anatomía humana y una capacidad comprobada de funcionamiento bajo agua, esta tecnología se perfila como un pilar esencial de la medicina del futuro.
Un futuro en el que los implantes serán inteligentes, autónomos y completamente integrados con el cuerpo, alimentados simplemente por ondas ultrasónicas desde el exterior. ▪️
Información facilitada por The National Research Council of Science & Technology
Fuente: Sunghoon Hur, Hyun-Cheol Song et al. A Body Conformal Ultrasound Receiver for Efficient and Stable Wireless Power Transfer in Deep Percutaneous Charging. Advanced Materials (2025). DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202419264
