El proyecto Bio2 supone una oportunidad única para desarrollar y optimizar una biopila con múltiples aplicaciones en seres vivos. Las biopilas de glucosa son pequeños dispositivos de suministro de energía capaces de operar de manera independiente durante periodos prolongados de tiempo, sin necesidad de reemplazo e implantados en un ser vivo.

Se trata de un mecanismo altamente eficiente, que responde a las necesidades de la sociedad actual para alimentar dispositivos eléctricos como los marcapasos o las bombas de insulina mejorando la calidad de vida. Así gracias a la glucosa, que es una de las fuentes de energía más importantes en la mayoría de los organismos vivos y que funciona como un combustible biológico para las pilas de estos dispositivos, se evitaría que el paciente tuviera que someterse a nuevas intervenciones para recargar la batería de un marcapasos o de una bomba de insulina. Además, el sistema permite que estos dispositivos sean más pequeños y estables. 

El objetivo general del proyecto Bio2 es estudiar y desarrollar los componentes necesarios para obtener un prototipo de biopila para aplicaciones de alimentación a sensores para potencias bajas. Además se pretende realizar un estudio sobre la integración de un biosensor capaz de monitorizar el funcionamiento de la biopila y emitir señales con alto contenido en información.

En 2016, el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) realizó el estudio del estado de la técnica en biopilas y biosensores. Tras el mismo se seleccionaron los materiales y metodologías más eficientes e innovadoras a partir de las cuales empezar a desarrollar los electrodos enzimáticos que formarán parte de la biopila.

Además se desarrollaron los componentes básicos para los electrodos enzimáticos y selección y caracterización de los componentes más adecuados de acuerdo a las funcionalidades y a las propiedades físico-químicas.

También se determinaron las reacciones que tienen lugar en los seres vivos para la obtención de electrones a partir de la oxidación de la glucosa, teniendo en cuenta los productos y subproductos que se forman y que en ciertos casos, pueden resultar perjudiciales para los tejidos vivos.

El siguiente paso, en 2017, fue la preparación de la matriz polimérica que servirá de plataforma para la posterior inmovilización de enzimas. En este sentido se ha determinado la metodología para la preparación materiales basados en membranas biopoliméricas carbonosas siguiendo las directrices claves para tener un material implantable en el cuerpo humano a largo plazo.

También se realizó el estudio de otras morfologías para el desarrollo de electrodos como films y pastillas, utilizando materiales carbonosos y biocompatibles y avance en la funcionalización de materiales carbonosos para el anclaje covalente de enzimas.

Las enzimas que se van a utilizar en los nuevos desarrollos han sido caracterizadas mediante técnicas analíticas y espectroscópicas para evaluar sus características y propiedades antes del proceso de anclaje sobre las matrices poliméricas, de manera que se tiene un análisis de referencia de los materiales antes de su interacción con el soporte o matriz.

Además se realizaron técnicas de caracterización electroquímica como voltametría cíclica y espectroscopia electroquímica de impedancia de los soportes carbonosos desarrollados tanto en forma de film como de pastilla.

En 2018 se avanzó en la inmovilización de enzimas por adsorción en las membranas biopoliméricas carbonosas a base de grafito. Para mejorar la conexión eléctrica entre la enzima y la membrana se han usado nuevas membranas dopadas con materiales como grafito, grafeno, polipirrol combinado con negro de humo, nanotubos de carbono y nanoparticulas de oro.

A ello se unió el desarrollo de un método de inmovilización de Glucosa Oxidasa en electrodos de grafito LDG, para ser utilizado en el desarrollo del biocátodo, así como diversos desarrollos basados en pastillas compactas de nanotubos de carbono. Tras los ensayos de inmovilización de la enzima Lacasa, se ha concluido que se debe optimizar la conexión eléctrica del bioelectrodo y las condiciones de testeo de este biocátodo para asegurar el funcionamiento adecuado de la biopila.

Las aplicaciones de las biopilas son prácticamente infinitas, tanto en la salud como en el campo del deporte, ya que utilizan como base un material que no hay que adquirir porque se encuentra dentro de nuestros cuerpos.