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Inyectarán electrónica en el cerebro para tratar enfermedades

Académicos en Estados Unidos desarrollan pequeñas mallas nano-electrónicas para introducirlas directamente en el cerebro y controlar desde ahí prótesis, tratar enfermedades neurológicas o incluso crear visión artificial para pacientes con grados de ceguera.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Científicos de la Universidad de Harvard trabajan en el diseño de una malla nano-electrónica capaz de ser inyectada directamente en el cerebro para controlar prótesis robóticas, tratar daños cerebrales y en un futuro no muy lejano crear visión artificial con ayuda de estos micro-circuitos.

Cómo calibrar nodos de interface sensorial

Durante sus primeras investigaciones, los investigadores de esta casa de estudios crearon una malla compuesta por transistores simples de efecto campo (FET, por sus siglas en inglés) y nanocables de Silicio que colocaron en una solución salina, y posteriormente la extrajeron cuidadosamente con una jeringa para inyectarla en el cerebro de una rata de laboratorio para documentar los resultados.

En el proceso de infusión los especialistas observaron que las mallas tomaban forma de pequeños rollitos al ser extraídos desde la solución salina, y al introducirlos al cerebro del roedor se expandían nuevamente en un período de una hora después de ser depositados.

“Estás haciendo casi una especie de sinapsis artificial con esto. Parecía un polímero, y pensamos: ‘ahora tal vez podríamos succionar este material con una jeringa e inyectarlo’”, explicó Charles Lieber, profesor de Química y responsable de este proyecto en la Universidad de Harvard, a través de un reporte de prensa.

El equipo del Dr. Lieber asegura que esta malla, una vez depositada en el cerebro, puede conectarse a dispositivos especiales para monitorear la actividad neuronal, simular tejidos, o incluso promover la regeneración de las neuronas, células que por muchos años se ha creído imposible su reposición.

Detalles de este trabajo han sido descritos en revistas especializadas como ‘Nature Nanotechnology’ y en seminarios de divulgación académica encabezados por los profesores de Harvard.

Nanoelectrónica
Los nanocables son depositados mediante una jeringa en el cráneo del roedor.

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“Siento que esto tiene el potencial de ser revolucionario. Esto destapa una nueva y completa frontera en donde podemos explorar la interface entre las estructuras electrónicas y la biología. En los pasados 30 años, la gente ha hecho importantes mejoras en las técnicas de micro-fabricación que nos han permitido hacer sondas rígidas más y más pequeñas, pero nadie ha atendido este tópico, que es la interface entre la electrónica y las células, a los niveles en que trabaja la biología”, sostuvo Lieber.

Antecedentes de los trabajos de este equipo científico muestran que la regeneración, monitoreo y control biológico con ayuda de nano-electrónica es posible, ya que en el año 2012, Lieber y sus colaboradores expusieron un sistema de micro-andamio construido con nanocables de Silicio que permitieron presumiblemente el crecimiento de un nervio, tejido cardíaco y musculo, al servir como estimulante sensorial en la zona afectada donde era colocado el andamio.

Estas nuevas mallas son de Grafeno y por lo tanto más delgadas que los andamios tradicionales para formar paralelogramas con lo cual es posible su enroscamiento a un diámetro menor que el de una aguja. Cuando se desenroscan las mallas pueden alcanzar algunos centímetros de tamaño, lo que se entiende como 33 veces más el diámetro de una aguja a 3 ó 4 centímetros de longitud. La estructura conductiva del polímero permite a la malla adherirse a la superficie del cerebro del ratón y suministrar entradas/salidas para la integración de componentes nano-electrónicos.

La flexibilidad es un factor importante en este proyecto para crear la interface deseada, por lo que la malla resulta 100,000 a 1 millón de veces más elástica que la electrónica orgánica convencional, ya que al ser un material que se depositará en tejidos ultra delicados como el cerebral, entre más rígido el material puede resultar más perjudicial, con altos riesgos de cortar o causar daños en las regiones donde será colocado.

Malla inyectable
La malla se expande al ser depositada en el cerebro.

Uno de los dispositivos comúnmente utilizados más duros y peligrosos utilizarlos como instrumentos invasivos son los electrodos implantados para tratar a pacientes con enfermedades como el mal de Parkinson, pero estos pueden ocasionar cicatrices en la corteza y causar daños.

Otra de las particularidades documentadas por este equipo científico es el grado de tolerancia inmune a la malla, pues sus elementos individuales son a nivel celular, y esto hace que el sistema de defensa ignore por así decirlo su instancia dentro del cuerpo, por lo que no habría daño colateral o rechazo biológico.

Las fases experimentales se realizaron en un ratón por tres meses, y durante este tiempo observaron que las células del ratoncillo migraron cientos de micrones a lo largo de la malla, lo que sugiere que este sistema se adaptó sin dificultad a la superficie del órgano.

El proceso de fabricación de esta malla es similar al de los microchips orgánicos de Silicio, ya que al estar conformados por nanocables, resulta compatible con las técnicas de manufactura de la industria actual. “Este tipo de cosas no se han hecho nunca antes, desde una perspectiva neurocientífica y médica. Es realmente emocionante; hay mucho potencial de aplicaciones”, puntualizó Lieber.

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