Investigadores de la Universidad de California, Irvine y la Universidad de Columbia en Nueva York han incorporado transistores en un material suave y flexible para crear un implante sensor biocompatible que monitorea la función nerviosa a lo largo de las etapas de desarrollo del paciente.

En un artículo publicado recientemente Comunicaciones de la naturalezaLos científicos de UC Irvine describen su construcción de transistores electroquímicos orgánicos complementarios, intrínsecos, activados por iones, que son química, biológica y electrónicamente más permeables al tejido vivo que las tecnologías rígidas basadas en silicio. Un dispositivo médico basado en estos transistores puede funcionar en partes sensibles del cuerpo y adaptarse a la estructura de los órganos incluso a medida que crecen.

“La electrónica avanzada se ha estado desarrollando durante décadas, por lo que hay una gran cantidad de diseños de circuitos disponibles. El problema es que la mayoría de estas tecnologías de transistores y amplificadores son incompatibles con nuestra fisiología”, dijo Henry, el coautor Deon Khodagoli. Samueli Profesor de Excelencia Docente en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de UC Irvine. “Para nuestra innovación utilizamos materiales poliméricos orgánicos que son naturalmente cercanos a nosotros y lo diseñamos para interactuar con iones, porque el lenguaje de la mente y el cuerpo es iónico, electrónico. No”.

En la bioelectrónica estándar, los transistores complementarios están hechos de diferentes materiales para adaptarse a las diferentes polaridades de las señales, que además de ser difíciles de manejar y engorrosos, también presentan un riesgo de toxicidad cuando se colocan en áreas sensibles. Un equipo de investigadores de la UC Irvine y la Universidad de Columbia trabajó para resolver este problema fabricando sus transistores de forma asimétrica que les permita funcionar utilizando un único material biocompatible.

“Un transistor es como una simple válvula que controla el flujo de corriente. En nuestros transistores, el proceso físico que controla esta modulación es impulsado por el dopaje y desdopaje electroquímico del canal”, dijo el primer autor de doctorado de la Universidad de Columbia. Duncan Wisniewski. candidato durante el proyecto .D que ahora es académico visitante en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de UC Irvine. “Al diseñar dispositivos con contactos asimétricos, podemos controlar la ubicación del dopaje en el canal y cambiar el foco del potencial negativo al potencial positivo. Este enfoque de diseño nos permite crear un dispositivo complementario utilizando un material que lo permita”.

Añadió que disponer los transistores en un pequeño material polimérico simplifica enormemente el proceso de fabricación, lo que permite la fabricación a gran escala y extiende la tecnología más allá de la aplicación neuronal original a casi cualquier proceso biopotencial.

Khodagholy, jefe del Laboratorio de Neuroelectrónica Traslacional de UC Irvine, quien recientemente se mudó a Irvine desde la Universidad de Columbia, dijo que el trabajo de su equipo tiene el beneficio adicional de la escalabilidad: “Puedes fabricar dispositivos de diferentes tamaños y aún así puedes mantener ese acabado, y puedes cambiarlo. Materiales que aplican esta innovación en múltiples situaciones.”

Otra ventaja destacada en Comunicaciones de la naturaleza El artículo sugiere que el dispositivo puede implantarse en un animal en desarrollo y resistir la migración a estructuras tisulares a medida que el cuerpo crece, lo que no es posible con implantes rígidos a base de silicona.

“Esta característica hará que el dispositivo sea particularmente útil en aplicaciones pediátricas”, dijo la coautora Jennifer Galinas, profesora asociada de anatomía y neurobiología en UC Irvine, así como médica pediátrica en el Hospital Infantil del Condado de Orange.

“Demostramos nuestra capacidad para crear circuitos integrados complementarios robustos capaces de adquirir y procesar señales biológicas de alta calidad”, dijo Khodagholi. Los transistores electroquímicos orgánicos complementarios, intrínsecos y activados por iones “ampliarán la aplicación de la bioelectrónica a dispositivos que tradicionalmente han dependido de componentes voluminosos y no biocompatibles”.

En el proyecto participaron Khodagholy, Gelinas y Wisniewski junto con Claudia Cea, Liang Ma, Alexander Ranschaert, Onni Rauhala y Zifang Zhao de la Universidad de Columbia. Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias.

Fuente: ucodigital.com.ar