En el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), un equipo de investigadores está trabajando en implantes neuronales impresos 3D tan suaves y flexibles como el caucho. Tradicionalmente, los implantes de cerebro están hechos de metal: este nuevo método permitiría que el implante cerebral se adapte mejor a los contornos de nuestro cerebro, evitando así la inflamación y la acumulación de tejido cicatricial. Por el momento, el equipo todavía está en la fase de prueba. Ya ha implantado el dispositivo neuronal impreso en 3D hecho de un polímero conductor en un ratón, y ha podido obtener una imagen precisa de la actividad del cerebro.

En términos más generales, en el sector médico, y más particularmente en odontología, la fabricación aditiva está ayudando a diseñar implantes a medida que se adapten mejor a la morfología de cada paciente. Pero también se puede utilizar a lo largo de la fase de investigación y desarrollo, para comprender estructuras complejas y facilitar el despliegue de soluciones. Cuando se trata del estudio del cerebro, por ejemplo, uno de los órganos vitales más complejos, la impresión 3D puede ayudar a diseñar dispositivos para estudio, prueba, monitoreo, etc. El equipo de Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería civil y ambiental en el MIT, ha utilizado tecnologías de impresión 3D para desarrollar implantes de cerebro que fueran flexibles y capaces de monitorear la actividad del órgano durante largos períodos de tiempo sin agravar el tejido circundante.

El uso de polímeros en la impresión 3D

En base al hallazgo de que los electrodos e implantes metálicos no eran adecuados a largo plazo, los investigadores optaron por un polímero que tenía que ser conductor. Hoy en día, la mayoría de las soluciones de polímeros conductores disponibles en el mercado se usan como recubrimientos antiestáticos, es decir, en forma líquida. Hyunwoo Yuk, un estudiante graduado en el grupo Zhao en el MIT, agrega: “La forma líquida es principalmente para recubrimientos homogéneos, y es difícil usar esto para cualquier diseño bidimensional de alta resolución. En 3D, es imposible”. Por lo tanto, los investigadores tuvieron que desarrollar otra forma, una especie de hidrogel.

El polímero utilizado es un PEDOT:PSS, que es un material conductor que generalmente se suministra en forma de tinta líquida azul oscuro. El equipo explica que liofilizaron este material, eliminando el líquido para obtener una matriz seca de nanofibras conductoras. Estos se rompen solos, por lo que se han mezclado con un hidrogel hecho de agua y solvente orgánico. Según el equipo, se agregaron 5-8% de nanofibras para hacer una pasta similar a la pasta de dientes. Este grosor permitió extruir y crear los dispositivos impresos en 3D deseados.

Un dispositivo neuronal impreso en 3D

Para probar su material, el equipo del MIT crearon con impresión 3D un pequeño electrodo de goma, no más grande que una trozo de confeti. Consiste en una capa de polímero flexible y transparente sobre la cual los investigadores extruyeron el polímero conductor en delgadas líneas paralelas. Todos convergen en un solo punto, lo suficientemente pequeños como para capturar las señales eléctricas de una neurona (aproximadamente 10 micras de ancho). Este electrodo se implantó en el cerebro de un ratón: el equipo pudo capturar con éxito una de sus neuronas y, por lo tanto, controlar su actividad cerebral. El profesor Zhao explica: “Tradicionalmente, los electrodos son cables de metal rígidos, y una vez que ocurren las vibraciones, estos electrodos de metal podrían dañar el tejido. Hemos demostrado que ahora se puede insertar una sonda de gel en lugar de una aguja. Además, la sensibilidad de este electrodo es mayor”.

Además de la sonda neural, el equipo también hizo una matriz de electrodos múltiples: un pequeño cuadrado de plástico del tamaño de un post-it, impreso con electrodos muy delgados. Todas estas pruebas podrían ser útiles para adaptar terapias e implantes cerebrales a largo plazo para una variedad de trastornos neurológicos. En cualquier caso, este es un caso de aplicación prometedor para el estudio del cerebro. Puedes encontrar más información del proyecto aquí.

Fuente: 3dnatives.com