Implante de sensor biocompatible permite el monitoreo cerebral durante el desarrollo

La electrónica avanzada se ha estado desarrollando durante varias décadas, lo que ha dado lugar a una amplia colección de diseños de circuitos. Sin embargo, la mayoría de estas tecnologías de transistores y amplificadores son incompatibles con la fisiología humana. En la bioelectrónica tradicional, los transistores complementarios se fabrican a partir de materiales diferentes para manejar las distintas polaridades de las señales. Estos diseños, aunque funcionales, suelen ser rígidos y engorrosos y presentan un riesgo de toxicidad cuando se implantan en zonas sensibles. Ahora, los investigadores han desarrollado un implante de sensor biocompatible mediante la incorporación de transistores en un material blando y adaptable para controlar las funciones neurológicas a lo largo de las sucesivas etapas del desarrollo de un paciente.

En un artículo publicado en la revista Nature Communications, científicos de la Universidad de California, Irvine (Irvine, CA, EUA) y la Universidad de Columbia (Nueva York, NY, EUA) describieron su creación de transistores electroquímicos orgánicos, complementarios, internos y controlados por iones. Estos transistores son más compatibles química, biológica y electrónicamente con los tejidos vivos en comparación con las tecnologías rígidas basadas en silicio. Los dispositivos médicos basados en estos transistores pueden funcionar en partes delicadas del cuerpo y adaptarse a las estructuras de los órganos, incluso a medida que crecen. El diseño asimétrico de los transistores les permite funcionar utilizando un único material biocompatible.

Al disponer los transistores en un material más pequeño y de un solo polímero, el proceso de fabricación se simplifica enormemente, lo que permite la producción a gran escala. Esta innovación abre posibilidades para ampliar la tecnología más allá de su uso inicial en neurología a prácticamente cualquier proceso biopotencial. Además, el dispositivo se puede implantar en un animal en desarrollo y soportar los cambios en las estructuras tisulares a medida que el organismo crece, algo que los implantes rígidos basados en silicio no pueden lograr. Los transistores electroquímicos orgánicos, complementarios, internos y controlados por iones ampliarán significativamente el alcance de la bioelectrónica, permitiendo el desarrollo de dispositivos que anteriormente dependían de componentes voluminosos y no biocompatibles.

“Un transistor es como una válvula simple que controla el flujo de corriente. En nuestros transistores, el proceso físico que controla esta modulación está regido por el dopaje y desdopaje electroquímico del canal”, dijo el primer autor Duncan Wisniewski, Ph.D. de la Universidad de Columbia. “Al diseñar dispositivos con contactos asimétricos, podemos controlar la ubicación del dopaje en el canal y cambiar el enfoque del potencial negativo al potencial positivo. Este enfoque de diseño nos permite fabricar un dispositivo complementario utilizando un solo material”.

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