Hidrogel inyectable permite a los científicos cultivar electrodos dentro del cuerpo

La comprensión de funciones biológicas complejas, la lucha contra enfermedades cerebrales y el desarrollo de interfaces entre humanos y máquinas dependen todos de la vinculación entre la electrónica y el tejido biológico. La bioelectrónica convencional, desarrollada en paralelo con la industria de los semiconductores, tiene un diseño fijo y estático que es desafiante, si no imposible, de combinar con sistemas de señales biológicas vivas. Para abordar este problema, los investigadores han ideado un método para crear materiales electroconductores suaves y sin sustrato en tejido vivo. Usando un gel que contenía enzimas como "moléculas de ensamblaje", los investigadores pudieron cultivar electrodos en el tejido de un pez cebra y sanguijuelas medicinales, cerrando la brecha entre la biología y la tecnología.

En un estudio innovador, investigadores de la Universidad de Linköping (Linköping, Suecia), la Universidad de Lund (Lund, Suecia) y la Universidad de Gotemburgo (Gotemburgo, Suecia) han demostrado que los electrodos pueden ser activados por las molécuals endógenas del cuerpo sin necesidad de modificación genética o señales externas como luz o energía eléctrica, un requisito en experimentos anteriores. El logro de los investigadores marca la primera vez que se observa una formación exitosa de electrodos sin recurrir a tales intervenciones. El estudio establece un nuevo paradigma en bioelectrónica, donde la futura inyección de un gel viscoso en lugar de objetos físicos implantados será suficiente para estimular los procesos electrónicos en el cuerpo.

El estudio de los investigadores también demostró que el método es capaz de dirigir el material electrónicamente conductor a subestructuras biológicas específicas para crear interfaces apropiadas para la estimulación nerviosa. A la larga, se podrán desarrollar circuitos electrónicos completamente integrados en organismos vivos utilizando este método. El equipo de la Universidad de Lund creó con éxito electrodos en el cerebro, el corazón y las aletas de la cola del pez cebra y alrededor del tejido nervioso de las sanguijuelas medicinales sin causar daño a los animales durante la inyección del gel que formó los electrodos. Sin embargo, su experimento no estuvo exento de desafíos, y tomó a los investigadores muchos años descubrir la combinación ideal de sustancias y la estructura del gel necesaria para formar electrodos en estas áreas.

“El contacto con las sustancias del cuerpo cambia la estructura del gel y lo hace eléctricamente conductor, lo que no es antes de la inyección. Dependiendo del tejido, también podemos ajustar la composición del gel para poner en marcha el proceso eléctrico”, explica Xenofon Strakosas, investigador de la LOE y la Universidad de Lund y uno de los principales autores del estudio.

“Nuestros resultados se abren a formas completamente nuevas de pensar sobre la biología y la electrónica. Todavía tenemos una serie de problemas por resolver, pero este estudio es un buen punto de partida para futuras investigaciones”, agregó Hanne Biesmans, estudiante de doctorado en LOE y uno de los autores principales.

Enlaces relacionados:
Universidad de Linköping
Universidad de Lund
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