Sonda flexible implantable en el cerebro mide con precisión dopamina en tiempo real

La dopamina desempeña un papel vital como neurotransmisor en el sistema nervioso central, influyendo en diversas funciones cerebrales como la motivación, la memoria y la recompensa. Los niveles anormales de dopamina en el cerebro están relacionados con la aparición de enfermedades cerebrales degenerativas, por lo que es crucial controlar estos niveles en pacientes con trastornos neurológicos para un diagnóstico y tratamiento precisos. Las sondas implantables en el cerebro que existen actualmente para medir la dopamina normalmente requieren el uso de al menos dos sondas separadas y, a menudo, tienen una estructura rígida que no es adecuada para los tejidos blandos del cerebro. Estos problemas pueden provocar daño o inflamación tisular, comprometiendo la capacidad de las sondas para monitorear de manera consistente y precisa los niveles de dopamina. Aunque ha habido intentos de desarrollar sondas implantables en el cerebro utilizando dispositivos flexibles, estas soluciones a menudo requieren aún la inserción de sondas grandes o múltiples, lo que representa un riesgo sustancial de causar un daño cerebral significativo.

Para superar las limitaciones de las sondas existentes, investigadores de la DGIST (Daegu, Corea del Sur) han creado un dispositivo innovador para medir las concentraciones de dopamina con precisión y en tiempo real, minimizando al mismo tiempo el daño cerebral. Este innovador dispositivo utiliza una única sonda flexible implantable en el cerebro, lo que promete ser una tecnología fundamental en el desarrollo de sondas específicas para pacientes con enfermedades cerebrales degenerativas. Este novedoso dispositivo permite un seguimiento preciso de la dopamina mediante la inserción de forma segura y sostenible de una única sonda flexible a largo plazo. La sonda cuenta con una estructura única de doble cara: un lado alberga los electrodos de trabajo y de referencia, mientras que el otro contiene el contraelectrodo. Este diseño duplica el área medible en comparación con las sondas tradicionales de una sola superficie, sin aumentar el área de inserción.

El electrodo de trabajo fue notablemente mejorado por una compleja estructura tridimensional de nanovarillas hecha de óxido de zinc (ZnO), lo que expandió significativamente el área de superficie específica de la sonda. Esta innovación posiciona la tecnología como un nuevo sensor de dopamina mínimamente invasivo, que optimiza la funcionalidad de la sonda al tiempo que minimiza el daño al tejido cerebral. Además, los electrodos de la sonda están diseñados en un patrón de serpentina para mejorar la estabilidad mecánica, abordando el desafío estructural de una mayor distancia entre la capa neutra de la sonda y los electrodos durante la modificación. Este cuidadoso diseño garantiza que los electrodos permanezcan estables incluso cuando se modifican, lo que marca un salto significativo en la tecnología de diagnóstico y tratamiento de enfermedades cerebrales.

“La sonda desarrollada basada en la estructura de doble cara facilita una medición de la concentración de dopamina a largo plazo altamente precisa y estable, lo que no se lograba con el uso de sondas existentes. Tiene el potencial de servir como estándar para el desarrollo de sondas para ayudar a pacientes con enfermedades cerebrales”, dijo Jang Kyung-in, profesor afiliado al Departamento de Ingeniería Robótica y Mecatrónica de la DGIST que dirigió el equipo de investigación.

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