Los microelectrodos se pueden utilizar para la medición directa de señales eléctricas en el cerebro o el corazón. Estas aplicaciones requieren materiales blandos, sin embargo. Con los métodos existentes, unir electrodos a dichos materiales plantea desafíos importantes. Un equipo de la Universidad Técnica de Munich (TUM) ha logrado imprimir electrodos directamente sobre varios sustratos blandos.

Los investigadores de TUM y Forschungszentrum Jülich se han asociado con éxito para realizar la impresión de inyección de tinta en un osito de goma. Al principio, esto puede parecer que los científicos están en juego, pero señala el camino hacia cambios importantes en los diagnósticos médicos. Por una cosa, no fue una imagen o logotipo que el equipo del profesor Bernhard Wolfrum depositó en el caramelo masticable, sino más bien una matriz de microelectrodos. Estos componentes, compuesto por una gran cantidad de electrodos, puede detectar cambios de voltaje resultantes de la actividad en neuronas o células musculares, por ejemplo.

Segundo, los ositos de goma son suaves, lo cual es importante cuando se utilizan matrices de microelectrodos en células vivas. Las matrices de microelectrodos han existido durante mucho tiempo. En su forma original, consistían en materiales duros como el silicio. Esto da lugar a varias desventajas cuando entran en contacto con células vivas. En el laboratorio, su dureza afecta la forma y organización de las células, por ejemplo. Y dentro del cuerpo los materiales duros pueden provocar inflamación o la pérdida de las funciones de los órganos.

Cuando las matrices de electrodos se colocan directamente sobre materiales blandos, estos problemas se evitan. Esto ha provocado una intensa investigación sobre tales soluciones. Hasta ahora, la mayoría de las iniciativas han utilizado métodos tradicionales que consumen mucho tiempo y requieren acceso a costosos laboratorios especializados. "Si en cambio imprime los electrodos, puede producir un prototipo de forma relativamente rápida y económica. Lo mismo se aplica si necesita volver a trabajarlo, "dice Bernhard Wolfrum, Catedrático de Neuroelectrónica en TUM. "La creación rápida de prototipos de este tipo nos permite trabajar de formas completamente nuevas".

Wolfrum y su equipo trabajan con una versión de alta tecnología de una impresora de inyección de tinta. Los propios electrodos están impresos con tinta a base de carbono. Para evitar que los sensores capten señales parásitas, Luego se agrega una capa protectora neutra a las rutas de carbono.

Los investigadores probaron el proceso en varios sustratos, incluyendo polidimetilsiloxano (PDMS), una forma suave de silicio; agarosa, una sustancia de uso común en experimentos biológicos; y finalmente, varias formas de gelatina, incluido un osito de goma que primero se derritió y luego se dejó endurecer. Cada uno de estos materiales tiene propiedades adecuadas para determinadas aplicaciones. Por ejemplo, Los implantes recubiertos de gelatina pueden reducir las reacciones no deseadas en los tejidos vivos.

A través de experimentos con cultivos celulares, el equipo pudo confirmar que los sensores brindan mediciones confiables. Con un ancho medio de 30 micrómetros, también permiten mediciones en una sola celda o solo en unas pocas celdas. Esto es difícil de lograr con los métodos de impresión establecidos.

"La dificultad radica en ajustar todos los componentes, tanto la configuración técnica de la impresora como la composición de la tinta, "dice Nouran Adly, el primer autor del estudio. "En el caso de PDMS, por ejemplo, tuvimos que utilizar un pretratamiento que desarrollamos solo para que la tinta se adhiriera a la superficie ".

Las matrices de microelectrodos impresos sobre materiales blandos se podrían utilizar en muchas áreas diferentes. Son adecuados no solo para la creación rápida de prototipos en investigación, pero también podría cambiar la forma en que se trata a los pacientes. "En el futuro, Se podrían usar estructuras blandas similares para monitorear las funciones nerviosas o cardíacas en el cuerpo, por ejemplo, o incluso servir como marcapasos, ", dice el profesor Wolfrum. En la actualidad, está trabajando con su equipo para imprimir matrices de microelectrodos tridimensionales más complejas. También están estudiando sensores imprimibles que reaccionan selectivamente a sustancias químicas, y no solo a las fluctuaciones de voltaje.