Las fibras implantables han sido una gran ayuda para la investigación del cerebro, permitiendo a los científicos estimular objetivos específicos en el cerebro y monitorear las respuestas eléctricas. Pero estudios similares en los nervios de la médula espinal, lo que en última instancia podría conducir a tratamientos para aliviar las lesiones de la médula espinal, han sido más difíciles de llevar a cabo. Eso es porque la columna vertebral se flexiona y se estira a medida que el cuerpo se mueve, y el relativamente rígido, Las fibras quebradizas que se utilizan hoy en día podrían dañar el delicado tejido de la médula espinal.

Ahora, Los investigadores han desarrollado una fibra similar a la goma que puede flexionarse y estirarse al mismo tiempo que entrega ambos impulsos ópticos, para estimulación optoelectrónica, y conexiones eléctricas, para estimulación y seguimiento. Las nuevas fibras se describen en un artículo de la revista. Avances de la ciencia , por los estudiantes graduados del MIT Chi (Alice) Lu y Seongjun Park, Profesora Polina Anikeeva, y otros ocho en el MIT, la Universidad de Washington, y la Universidad de Oxford.

"Quería crear una interfaz multimodal con propiedades mecánicas compatibles con los tejidos, para estimulación neuronal y grabación, "como herramienta para comprender mejor las funciones de la médula espinal, dice Lu. Pero era fundamental que el dispositivo se pudiera estirar, porque "la médula espinal no solo se dobla sino que también se estira durante el movimiento". La elección obvia sería algún tipo de elastómero, un compuesto similar al caucho, pero la mayoría de estos materiales no son adaptables al proceso de estirado de fibras, que convierte un haz relativamente grande de materiales en un hilo que puede ser más estrecho que un cabello.

La médula espinal "experimenta estiramientos de alrededor del 12 por ciento durante el movimiento normal, "dice Anikeeva, quien es el Profesor de Desarrollo de Carrera de la promoción de 1942 en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. "Ni siquiera necesitas ponerte en una posición de 'perro hacia abajo' [posición de yoga] para tener tales cambios". Por lo tanto, encontrar un material que pueda igualar ese grado de elasticidad podría marcar una gran diferencia en la investigación. "El objetivo era imitar la elasticidad, la suavidad y la flexibilidad de la médula espinal, "Ella dice." Puedes igualar la elasticidad con una goma. Pero sacar caucho es difícil, la mayoría simplemente se derrite, " ella dice.

"Finalmente, nos gustaría poder usar algo como esto para combatir las lesiones de la médula espinal. Pero primero, tenemos que tener biocompatibilidad y poder soportar las tensiones en la médula espinal sin causar ningún daño, " ella dice.

El equipo combinó un elastómero transparente de nuevo desarrollo, que podría actuar como guía de ondas para señales ópticas, y un revestimiento formado por una malla de nanocables de plata, produciendo una capa conductora para las señales eléctricas. Para procesar el elastómero transparente, el material estaba incrustado en un revestimiento de polímero que permitió que se dibujara en una fibra que demostró ser altamente estirable y flexible, Dice Lu. El revestimiento se disuelve después del proceso de dibujo.

Después de todo el proceso de fabricación, lo que queda es la fibra transparente con conductor eléctrico, Recubrimientos elásticos de nanocables. "Es solo un trozo de goma, pero conductivo, "Dice Anikeeva. La fibra puede estirarse por lo menos entre un 20 y un 30 por ciento sin afectar sus propiedades, ella dice.

Las fibras no solo son estirables sino también muy flexibles. "Son tan flexibles, Podrías usarlos para hacer suturas y entregar luz al mismo tiempo, " ella dice.

"Somos los primeros en desarrollar algo que permite la grabación eléctrica y la estimulación óptica simultáneas en la médula espinal de ratones que se mueven libremente," ", Dice Lu." Así que esperamos que nuestro trabajo abra nuevas vías para la investigación de la neurociencia ". Los científicos que investigan sobre lesiones o enfermedades de la médula espinal generalmente deben utilizar animales más grandes en sus estudios, porque las fibras nerviosas más grandes pueden resistir los cables más rígidos que se utilizan para el estímulo y la grabación. Si bien los ratones son generalmente mucho más fáciles de estudiar y están disponibles en muchas cepas modificadas genéticamente, anteriormente no existía ninguna tecnología que permitiera su uso para este tipo de investigación, ella dice.

"Hay muchos tipos diferentes de células en la médula espinal, y no sabemos cómo responden los diferentes tipos a la recuperación, o falta de recuperación, después de una lesión, ", dice. Estas nuevas fibras, los investigadores esperan, podría ayudar a llenar algunos de esos espacios en blanco.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.