Investigadores de la Universidad de Delaware en Estados Unidos han desarrollado una tecnología cyborg que permite fusionar de forma segura dispositivos electrónicos con tejido humano para rastrear tumores o reparar lesiones.
Este resultado, presentado esta semana en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (ACS), ha resuelto un gran desafío: impedir el rechazo de un chip por el cuerpo humano.
Lo han conseguido utilizando componentes electrónicos orgánicos flexibles para fabricar el chip, en lugar de materiales rígidos como el silicio, y luego cubriéndolo con materiales ecológicos, que son más eficientes en energía.
Más concretamente, han desarrollado nuevos recubrimientos para chips «humano-máquina»que no crean cicatrices en los tejidos una vez que se implantan.
Pensando en el cerebro
El profesor David Martin, director de esta investigación, explica en un comunicado que se les ocurrió la idea de usar un recubrimiento ecológico del chip orgánico mientras intentaban conectar un dispositivo electrónico al cerebro.
“Tuvimos la idea de este proyecto porque estábamos tratando de interconectar microelectrodos inorgánicos rígidos con el cerebro, pero los cerebros están hechos de materiales orgánicos, salados y vivos”, explica Martin. «No estaba funcionando bien, así que pensamos que debe haber una mejor manera».
Los materiales microelectrónicos tradicionales, como el silicio, el oro, el acero inoxidable y el iridio, provocan cicatrices cuando se implantan.
El problema es que, cuando estos circuitos integrados se aplican al tejido muscular o cerebral, las señales eléctricas deben fluir para que funcionen correctamente. Sin embargo, las cicatrices que genera el implante interrumpen esta actividad.
Para resolver este problema, los investigadores utilizaron un recubrimiento utilizado anteriormente para evitar la carga estática en las pantallas electrónicas: también hace que los chips sean menos abrasivos para su entorno biológico.
Después de las pruebas, los investigadores descubrieron que el polímero tenía las propiedades necesarias para interconectar el hardware y el tejido humano.
“Estos polímeros conjugados son eléctricamente activos, pero también son iónicamente activos”, explica Martin.
«Los contraiones les dan la carga que necesitan, por lo que cuando están en funcionamiento, tanto los electrones como los iones se mueven».
Mejora drástica
El polímero, conocido como poli (3,4-etilendioxitiofeno) o PEDOT, mejoró drásticamente el rendimiento de los implantes médicos al reducir su impedancia (resistencia) de dos a tres órdenes de magnitud, aumentando así la calidad de la señal y la vida útil de la batería en los pacientes.
Desde entonces, Martin ha conseguido que este polímero actúe como sensor para detectar las primeras etapas de una enfermedad. También ha creado un polímero con dopamina (un neurotransmisor), que desempeña un papel clave en los comportamientos adictivos.
Existen otros polímeros funcionales que contienen neurotransmisores y que pueden también integrarse en estos chips: detectan y tratan enfermedades del cerebro y del sistema nervioso.
Martin dice que estos materiales híbridos biológico-sintéticos podrían ser útiles, incluso, para fusionar la inteligencia artificial con el cerebro humano.
Aunque los verdaderos «cyborgs», en parte seres humanos y en parte robóticos, son todavía ciencia ficción, estos investigadores pueden haber descubierto la forma de integrar la electrónica con el cuerpo.
