Este pequeño chip contiene un electrodo 2-D con una forma que puede estimular mejor los objetivos pequeños en el cuerpo con el tiempo. Crédito:Imagen de la Universidad de Purdue / Kayla Wiles
Una forma en cruz ayuda a los electrodos de los dispositivos de neuroestimulación implantables a entregar más carga a áreas específicas del sistema nervioso. posiblemente prolongando la vida útil del dispositivo, dice una investigación publicada en marzo en Informes científicos .
La forma, llamado "fractal, "sería particularmente útil para estimular áreas más pequeñas, como las estructuras profundas del cerebro o la retina, ya que maximiza el perímetro dentro de un área de superficie más pequeña, proporcionando la mayor resolución necesaria para restaurar las funciones corporales y potencialmente permitiendo que los dispositivos de neuroestimulación duren más tiempo en el cuerpo sin una recarga.
"Hay desafíos para reducir el tamaño de estos electrodos, "dijo Hyowon" Hugh "Lee, profesor asistente de ingeniería biomédica. "Si los encoges demasiado pequeños, entonces no puede inyectar suficiente energía para poder activar el sustrato subyacente ".
Actualmente, la industria produce electrodos circulares o rectangulares para dispositivos de neuroestimulación. "Realmente no hay ninguna razón para mantener estas formas aparte del hecho de que facilita que las técnicas de fabricación convencionales faciliten, ", Dijo Lee." Pero la microfabricación permite el procesamiento por lotes o incluso una fabricación de rollo a rollo más escalable, en el que tenemos la libertad de diseño para crear cualquier tipo de diseño de electrodo con alta resolución para mejorar su funcionalidad ".
La forma del electrodo fractal, visto desde el microscopio, supera a las formas convencionales de electrodos circulares o rectangulares. Crédito:Imagen de la Universidad de Purdue / Kayla Wiles
El laboratorio de Lee experimentó con otras formas que podrían inyectar mejor carga con limitaciones de tamaño de electrodo. La forma fractal superó a las formas convencionales y la "serpentina, "o con forma de serpiente, a pesar de que tiene una relación de perímetro a área de superficie similar a la del fractal. Esto podría deberse a que los patrones repetidos del diseño fractal facilitan mejor la difusión continua de especies de transferencia de carga, o reactivos, a la superficie del electrodo de platino.
"Cuando hay mucha más difusión de especies a la superficie, permite una transferencia de carga faradaica más rápida desde la superficie del electrodo, ", Dijo Lee. La carga luego alcanza un umbral en las neuronas para desencadenar un potencial de acción, o señal electroquímica, para estimular un objetivo.
Debido a que los diseños fractales también presentan una impedancia más baja que los electrodos convencionales, podrían permitir que se inyecte más carga en la superficie de un electrodo con el tiempo y extender la vida útil de los dispositivos de neuroestimulación. "Si tienes menos carga, lo que significa que se necesita menos energía para obtener el mismo efecto, entonces se mejorará la duración fija de la batería de los dispositivos de estimulación implantables, "Dijo Lee.
El siguiente paso es probar la robustez y la longevidad de los electrodos diseñados fractales en comparación con las formas convencionales. El laboratorio de Lee también está estudiando el uso del diseño fractal para mejorar la sensibilidad en dispositivos como biosensores. "El objetivo sería un mejor control de la estimulación en áreas específicas y una terapia más precisa, "Dijo Lee.
