Investigadores de la Universidad de Linköping han logrado crear nanocables de oro y desarrollar electrodos blandos que se pueden conectar al sistema nervioso.
Los electrodos son blandos como los nervios, estirables y conductores de electricidad, y se prevé que duren mucho tiempo en el cuerpo.
En el futuro, puede ser posible utilizar este metal precioso en interfaces blandas para conectar la electrónica al sistema nervioso con fines médicos. Esta tecnología podría utilizarse para aliviar afecciones como la epilepsia, la enfermedad de Parkinson, la parálisis o el dolor crónico. Sin embargo, crear una interfaz donde la electrónica pueda encontrarse con el cerebro u otras partes del sistema nervioso plantea desafíos especiales.
“Los conductores clásicos utilizados en la electrónica son metales, que son muy duros y rígidos. Las propiedades mecánicas del sistema nervioso recuerdan más a la gelatina blanda. “Para conseguir una transmisión precisa de la señal, es necesario acercarse mucho a las fibras nerviosas en cuestión, pero como el cuerpo está en constante movimiento, conseguir un contacto cercano entre algo duro y algo blando y frágil se convierte en un problema”, afirma en un comunicado Klas Tybrandt, profesor de ciencia de los materiales en el Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, que dirigió la investigación.
Por ello, los investigadores quieren crear electrodos que tengan una buena conductividad y propiedades mecánicas similares a la suavidad del cuerpo. En los últimos años, varios estudios han demostrado que los electrodos blandos no dañan el tejido tanto como los electrodos duros. En el estudio actual, publicado en la revista Small, un grupo de investigadores de la Universidad de Linköping ha desarrollado nanocables de oro, mil veces más finos que un cabello, y los ha incrustado en un material elástico para crear microelectrodos blandos.
“Hemos conseguido crear un nuevo y mejor nanomaterial a partir de nanocables de oro en combinación con una goma de silicona muy blanda. “Al lograr que estos elementos trabajen juntos, se ha obtenido un conductor con una alta conductividad eléctrica, muy suave y fabricado con materiales biocompatibles que funcionan con el cuerpo”, afirma Klas Tybrandt.
El caucho de silicona se utiliza en implantes médicos, como los implantes mamarios. Los electrodos blandos también incluyen oro y platino, metales que son comunes en los dispositivos médicos para uso clínico.
Sin embargo, fabricar nanoestructuras de oro largas y estrechas es muy difícil. Hasta ahora, esto ha sido un gran obstáculo, pero los investigadores han ideado una nueva forma de fabricar nanocables de oro. Y lo hacen utilizando nanocables de plata.
Como la plata tiene propiedades únicas que la convierten en un material muy bueno para crear el tipo de nanocables que buscan los investigadores, se utiliza en algunos nanomateriales estirables. El problema con la plata es que es químicamente reactiva. De la misma manera que los cubiertos de plata se decoloran con el tiempo cuando se producen reacciones químicas en la superficie, la plata en los nanocables se descompone y los iones de plata se filtran. En una concentración lo suficientemente alta, los iones de plata pueden ser tóxicos para nosotros.
Laura Seufert, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Klas Tybrandt, estaba trabajando en la búsqueda de una forma de sintetizar o “cultivar” nanocables de oro, cuando se le ocurrió un nuevo enfoque que abrió nuevas posibilidades. Al principio, era difícil controlar la forma de los nanocables, pero luego descubrió una forma que dio como resultado cables muy lisos. En lugar de intentar cultivar nanocables de oro desde el principio, empezó con un nanocable fino hecho de plata pura.
“Como es posible fabricar nanocables de plata, aprovechamos esto y utilizamos el nanocable de plata como una especie de plantilla sobre la que cultivamos oro. El siguiente paso del proceso es eliminar la plata. Una vez hecho esto, tenemos un material que tiene más del 99 por ciento de oro. Así que es un poco complicado sortear el problema de fabricar nanoestructuras de oro largas y estrechas”, dice Klas Tybrandt.
PROBADOS EN UN NERVIO DE RATA
En colaboración con el profesor Simon Farnebo del Departamento de Ciencias Biomédicas y Clínicas de la Universidad de Linköping, los investigadores responsables del estudio han demostrado que los microelectrodos blandos y elásticos pueden estimular un nervio de rata y captar señales del nervio.
En aplicaciones en las que la electrónica blanda se va a incrustar en el cuerpo, el material debe durar mucho tiempo, preferiblemente toda la vida. Los investigadores han probado la estabilidad del nuevo material y han llegado a la conclusión de que durará al menos tres años, lo que es mejor que muchos de los nanomateriales desarrollados hasta ahora.
El equipo de investigación está trabajando ahora en el perfeccionamiento del material y en la creación de diferentes tipos de electrodos que sean aún más pequeños y puedan entrar en contacto más cercano con las células nerviosas.
Los electrodos blandos desarrollados por el grupo de investigación de Klas Tybrandt en la Universidad de Linköping son flexibles y pueden seguir los movimientos del cuerpo sin dañar los tejidos. Están compuestos por hilos de oro y caucho de silicona THOR BALKHED