La bioelectrónica es un campo de investigación en el que convergen la biología y la electrónica. En medicina, por ejemplo, se utiliza una corriente eléctrica externa para curar o controlar enfermedades del sistema nervioso, y también para controlar biomarcadores in situ. Para estas aplicaciones se utilizan dispositivos fabricados con materiales conductores.
El polímero conductor más utilizado hasta ahora en aplicaciones energéticas y biomédicas es el PEDOT dopado con PSS, conocido como PEDOT:PSS. A pesar de sus propiedades excepcionales, todavía es necesario desarrollar nuevos materiales conductores que puedan mejorar algunas de sus limitaciones, como la biocompatibilidad.
Un estudio realizado por el grupo de Nanotecnología Biomolecular de CIC biomaGUNE propone un mecanismo de dopaje de PEDOT utilizando una proteína de ingeniería robusta (PEDOT:Protein); El resultado es un material híbrido con conductividad iónica y electrónica, que en algunos casos es bastante similar a PEDOT:PSS. El artículo está publicado en la revista Small. .
"Esta es la primera vez que se utiliza una proteína modificada como dopante para un polímero conductor; los dopantes utilizados hasta ahora restringen la integración con células o tejidos y además son difíciles de modular", explicó el profesor de investigación de Ikerbasque, Aitziber L. Cortajarena, Investigador principal del grupo y director científico de CIC biomaGUNE.
Cortajarena ha señalado que debido a que estas proteínas diseñadas son biocompatibles, biodegradables y sostenibles, y ofrecen funciones interesantes en los mecanismos celulares, esta investigación ha conseguido dar "un paso adelante en el desarrollo de una nueva familia de materiales más biocompatibles, sostenibles y que ofrecen un grado mucho mayor de integración biológica, debido a la biocompatibilidad de las proteínas."
La posibilidad de utilizar "materiales conductores que comprendan proteínas mejora claramente la interfaz y la biointegración entre el biomaterial conductor y el tejido o células donde se coloca este material", agregó. También han optimizado con éxito la generación de tintas imprimibles, como resultado de lo cual sus propiedades de electroactividad permanecen después de la impresión.
Esta nueva familia de materiales tiene una importancia crucial en el desarrollo de nuevas aplicaciones o nuevos usos en bioelectrónica. "Permitirán avanzar hacia limitaciones que actualmente no se pueden abordar debido a la sencillez de los materiales disponibles", afirma el investigador del CIC biomaGUNE Antonio Domínguez-Alfaro.
Se señaló que el número de aplicaciones es proporcional a la imaginación de la persona que diseña estos materiales, pero se mencionaron algunas posibles. "Se podrían disponer de electrodos para implantes cerebrales que ayuden a controlar los temblores resultantes de la enfermedad de Parkinson o las convulsiones causadas por la epilepsia. También podrían aplicarse a electrodos cutáneos utilizados en dispositivos portátiles, como relojes, que miden signos vitales como la frecuencia cardíaca".
Es más, una de las grandes ventajas de estos materiales es que podrían reconocer biomoléculas como la glucosa, por ejemplo; "podrían 'reaccionar' y medirlo a través del sudor, que es menos invasivo que los métodos actuales, por ejemplo". Finalmente, estos materiales podrían usarse en baterías más biocompatibles y accesibles al contacto con el cuerpo.
e-Prot, un proyecto europeo para desarrollar proteínas conductoras diseñadas
Este estudio se ha realizado en el marco del proyecto e-Prot, del programa FET Open 2020 (Future and Emerging Technologies), y liderado por el profesor Aitziber L. Cortajarena. El objetivo principal del proyecto es desarrollar una plataforma tecnológica para sistemas bioelectrónicos basados en proteínas y su capacidad para conducir electricidad de manera eficiente.
Entonces, comenzando con la fabricación de estructuras y materiales conductores basados en proteínas, lo que se ofrece es una alternativa a las tecnologías tradicionales utilizadas en la industria electrónica.
Más información: Antonio Domínguez‐Alfaro et al, Ingeniería de proteínas para dispersiones PEDOT:un nuevo horizonte para materiales conductores biocompatibles iónico‐electrónicos altamente mezclados, pequeños (2023). DOI:10.1002/smll.202307536
Proporcionado por CIC biomaGUNE
