Científicos desarrollan una película polimérica inspirada en la seda de araña para conectar tejidos biológicos con dispositivos electrónicos

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Conjunto de electrodos adaptables a la forma y sensibles al agua como electrodos implantables de estimulación y registro.a , Esquema (arriba) y fotografía (abajo) de una matriz de electrodos WRAP flexible. b , Película de Au sobre hidrogel de poliacrilamida seco y película WRAP. La humectación provocó la contracción de la película WRAP-Au y un ligero aumento de la resistencia. c , Imágenes de microscopio óptico de dominios de Au discontinuos en el sustrato hinchado isotrópicamente (arriba) y malla de Au continua en una película PC-WRAP (abajo). d , Cambios de impedancia (gráficos sólidos) y ángulo de fase (gráficos huecos) del electrodo WRAP bajo tensión (20%, 40%). e , Transitorios de tensión que miden E _mamá y E _mc de electrodo WRAP que debe permanecer dentro de la ventana de electrólisis del agua (−0,6–0,8 V). f , Esquema que muestra que los procedimientos de implantación de los electrodos WRAP son más simples y seguros en comparación con los de los electrodos convencionales. Crédito:Naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y

Un equipo de científicos de materiales afiliados a varias instituciones de Singapur y China ha desarrollado una película polimérica inspirada en la seda de araña que puede usarse para conectar tejidos biológicos con un dispositivo electrónico. Sus resultados se publican en la revista Nature. . Los editores de Nature han publicado un informe de investigación que describe el trabajo en el mismo número.

Los científicos han estado trabajando durante bastante tiempo en el desarrollo de un material para conectar tejido biológico con un dispositivo electrónico; dicho material permitiría implantes médicos que no serían rechazados, por ejemplo, o conexiones de prótesis o dispositivos para controlar órganos, como como marcapasos cardíacos. Sin embargo, la mayoría de estos esfuerzos han fracasado debido a problemas de rigidez y respuesta inmune o la introducción de otros problemas de seguridad.

Una vía de investigación prometedora ha implicado el estudio de películas suaves y delgadas que podrían aplicarse a un órgano, como el corazón, y que se envolverían tras su aplicación, de forma similar a la forma en que se utilizan los plásticos para envolver productos de consumo. Los esfuerzos anteriores han resultado prometedores, pero han sufrido problemas de firmeza y escasez de materiales que se encojan cuando se exponen a la temperatura del cuerpo humano o al agua. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha superado estos problemas.

Para crear su película, los investigadores utilizaron dragalinas de seda de araña, que se encogen cuando se exponen a alta humedad o agua. El equipo creó un polímero con propiedades cristalinas similares a las dragalinas de seda con una estructura inicial que permanece en su lugar hasta la exposición al agua:el agua rompe la estructura cristalina, lo que obliga a la estructura a contraerse.

El equipo nombró a su producto película de polímero de forma adaptable y sensible al agua (WRAP). Las pruebas demostraron que sus películas no sólo se encogen sino que también se adaptan a los objetos cuando se estiran sobre ellas. Luego, el equipo creó electrodos para usar con su WRAP mediante el uso de capas metálicas conductoras de electrones con un material aislante que las cubre. Luego aplicaron los electrodos encapsulándolos con otra capa aislante.

Hasta ahora, los investigadores han probado su película sólo en entornos de laboratorio, pero confían en que funcionará bien en el cuerpo y, una vez que eso se demuestre, los productos basados en ella deberían resultar adecuados para su uso en una amplia variedad de aplicaciones médicas. /P>

Más información: Junqi Yi et al, Películas de polímeros supercontráctiles sensibles al agua para interfaces bioelectrónicas, Naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06732-y

Películas poliméricas inspiradas en la seda de araña conectan tejidos biológicos y dispositivos electrónicos, Naturaleza (2023). DOI:10.1038/d41586-023-03653-8

Información de la revista: Naturaleza