Un equipo de investigadores de Lawrence Livermore y UC Davis descubrió que cubrir un electrodo neural implantable con oro nanoporoso podría eliminar el riesgo de formación de tejido cicatricial sobre la superficie del electrodo.

El equipo demostró que la nanoestructura del oro nanoporoso logra un acoplamiento físico cercano de las neuronas al mantener una alta proporción de cobertura de superficie de neuronas a astrocitos. El acoplamiento físico estrecho entre las neuronas y el electrodo juega un papel crucial en el registro de la fidelidad de la actividad eléctrica neuronal. Los hallazgos aparecen en la portada de la revista. Materiales e interfaces aplicados .

Interfaces neuronales (p. Ej., electrodos implantables o matrices de electrodos múltiples) han surgido como herramientas transformadoras para monitorear y modificar la electrofisiología neural, tanto para estudios fundamentales del sistema nervioso, y para diagnosticar y tratar trastornos neurológicos. Estas interfaces requieren una impedancia eléctrica baja para reducir el ruido de fondo y un acoplamiento estrecho electrodo-neurona para mejorar la fidelidad de la grabación.

El diseño de interfaces neuronales que mantengan un acoplamiento físico cercano de las neuronas a la superficie de un electrodo sigue siendo un desafío importante para las matrices de electrodos de grabación neuronal implantables e in vitro. Un obstáculo importante para mantener un sólido acoplamiento neurona-electrodo es la encapsulación del electrodo por tejido cicatricial.

Típicamente, Los recubrimientos de electrodos nanoestructurados de baja impedancia se basan en señales químicas de productos farmacéuticos o péptidos inmovilizados en la superficie para suprimir la formación de tejido cicatricial glial sobre la superficie del electrodo. lo cual es un obstáculo para el acoplamiento confiable entre neuronas y electrodos.

Sin embargo, el equipo descubrió que el oro nanoporoso, producido por un proceso de corrosión de la aleación, es un candidato prometedor para reducir la formación de tejido cicatricial en la superficie del electrodo únicamente a través de la topografía aprovechando su escala de longitud ajustable.

"Nuestros resultados muestran que la topografía de oro nanoporoso, no química de superficie, reduce la cobertura de la superficie de los astrocitos, "dijo Monika Biener, uno de los autores LLNL del artículo.

El oro nanoporoso ha atraído un gran interés por su uso en sensores electroquímicos, plataformas catalíticas, estudios fundamentales de estructura-propiedad a nanoescala y liberación de fármacos sintonizable. También presenta una alta superficie efectiva, tamaño de poro ajustable, química conjugada bien definida, alta conductividad eléctrica y compatibilidad con técnicas de fabricación tradicionales.

"Descubrimos que el oro nanoporoso reduce la cobertura de las cicatrices pero también mantiene una alta cobertura neuronal en un modelo de cocultivo in vitro de neurona-glía, "dijo Juergen Biener, el otro autor LLNL del artículo. "Mas ampliamente, el estudio demuestra una superficie novedosa para soportar cultivos neuronales sin el uso de suplementos de medio de cultivo para reducir el crecimiento excesivo de cicatrices ".