Klas Tybrandt, investigador principal del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, ha desarrollado una nueva tecnología para la grabación neural estable a largo plazo. Se basa en un novedoso compuesto de material elástico, que es biocompatible y conserva una alta conductividad eléctrica incluso cuando se estira al doble de su longitud original.

El resultado se ha logrado en colaboración con colegas de Zúrich y Nueva York. El gran avance que es crucial para muchas aplicaciones en ingeniería biomédica, se describe en un artículo publicado en la prestigiosa revista científica Materiales avanzados .

El acoplamiento entre los componentes electrónicos y las células nerviosas es crucial no solo para recopilar información sobre la señalización celular, sino también para diagnosticar y tratar trastornos y enfermedades neurológicas, como la epilepsia.

Es muy desafiante lograr conexiones estables a largo plazo que no dañen las neuronas o los tejidos, ya que los dos sistemas, el tejido blando y elástico del cuerpo y los componentes electrónicos duros y rígidos, tienen propiedades mecánicas completamente diferentes.

"Como el tejido humano es elástico y móvil, el daño y la inflamación surgen en la interfaz con componentes electrónicos rígidos. No solo causa daño a los tejidos; también atenúa las señales neuronales, "dice Klas Tybrandt, líder del grupo Soft Electronics en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, Universidad de Linköping, Campus Norrköping.

Klas Tybrandt ha desarrollado un nuevo material conductor que es tan suave como el tejido humano y se puede estirar al doble de su longitud. El material consta de nanocables de dióxido de titanio recubiertos de oro, incrustado en caucho de silicona. El material es biocompatible, lo que significa que puede estar en contacto con el cuerpo sin efectos adversos, y su conductividad permanece estable a lo largo del tiempo.

"La microfabricación de compuestos blandos eléctricamente conductores implica varios desafíos. Hemos desarrollado un proceso para fabricar pequeños electrodos que también preserva la biocompatibilidad de los materiales. El proceso utiliza muy poco material, y esto significa que podemos trabajar con un material relativamente caro como el oro, sin que el coste se vuelva prohibitivo, "dice Klas Tybrandt.

Los electrodos tienen un tamaño de 50 µm y están ubicados a una distancia de 200 µm entre sí. El procedimiento de fabricación permite colocar 32 electrodos en una superficie muy pequeña. La sonda final, mostrado en la fotografía, tiene un ancho de 3,2 mm y un grosor de 80 µm.

Los microelectrodos blandos se han desarrollado en la Universidad de Linköping y ETH Zürich, e investigadores de la Universidad de Nueva York y la Universidad de Columbia los implantaron posteriormente en el cerebro de ratas. Los investigadores pudieron recopilar señales neuronales de alta calidad de las ratas que se movían libremente durante 3 meses. Los experimentos han sido objeto de revisión ética, y han seguido las estrictas regulaciones que rigen los experimentos con animales.

"Cuando las neuronas del cerebro transmiten señales, Se forma un voltaje que los electrodos detectan y transmiten a través de un pequeño amplificador. También podemos ver de qué electrodos provienen las señales, lo que significa que podemos estimar la ubicación en el cerebro donde se originaron las señales. Este tipo de información espacio-temporal es importante para aplicaciones futuras. Esperamos poder ver, por ejemplo, donde comienza la señal que causa un ataque epiléptico, un requisito previo para su tratamiento. Otra área de aplicación son las interfaces cerebro-máquina, mediante el cual la tecnología y las prótesis futuras se pueden controlar con la ayuda de señales neuronales. También hay muchas aplicaciones interesantes que involucran al sistema nervioso periférico en el cuerpo y la forma en que regula varios órganos, "dice Klas Tybrandt.