Los dispositivos estandarizados para interactuar con los nervios periféricos, es decir, con los nervios motores y sensoriales que conectan el cerebro y la médula espinal, conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa. Debido a esto, investigadores de la Universidad de Cambridge combinaron técnicas de electrónica flexible y robótica blanda para desarrollar los dispositivos, que podrían usarse para el diagnóstico y tratamiento de una variedad de trastornos, incluidos la epilepsia y el dolor crónico, o el control de prótesis.
Si bien es cierto que actualmente los implantes nerviosos eléctricos son una opción terapéutica que se utilizan para estimular o bloquear señales en los nervios objetivo, el profesor George Malliaras del Departamento de Ingeniería de Cambridge, quien dirigió la investigación, explica cómo "los implantes nerviosos conllevan un alto riesgo de lesión nerviosa. Los nervios son pequeños y muy delicados, por lo que cada vez que pones algo grande, como un electrodo, en contacto con ellos, representa un peligro para los nervios".
Este estudio científico se centra en el desarrollo de un nuevo tipo de manguito nervioso utilizando polímeros conductores, que son comúnmente usados en la robótica blanda. Estos manguitos son extremadamente delgados y están diseñados en dos capas separadas.
"Para garantizar el uso seguro de estos dispositivos dentro del cuerpo, hemos logrado reducir el voltaje"
Cuando se aplica una pequeña cantidad de electricidad, estos dispositivos pueden hincharse o encogerse. Esto es posible debido a las propiedades únicas de los polímeros conductores, que pueden cambiar su forma en respuesta a los estímulos eléctricos. "Para garantizar el uso seguro de estos dispositivos dentro del cuerpo, hemos logrado reducir el voltaje requerido para su activación a valores muy bajos", dijo el Dr. Chaoqun Dong, primer autor del artículo.
Estos manguitos son lo suficientemente pequeños para ser enrollados en una aguja e inyectados cerca del nervio que se desea tratar. Una vez que están en su lugar, se pueden activar eléctricamente para cambiar su forma y envolver el nervio. Esto permite a los investigadores controlar o alterar la actividad del nervio. Uno de los aspectos más destacados de esta tecnología es su capacidad para entregar señales eléctricas de manera selectiva y precisa a los nervios, lo que resulta fundamental en aplicaciones médicas y de neurociencia. La capacidad de monitorizar y estimular la actividad nerviosa de forma no invasiva abre nuevas posibilidades en el campo de las interfaces cerebro-máquina y la rehabilitación neurológica.
“Lo que es aún más significativo es que estos dispositivos pueden cambiar de forma en ambas direcciones y reprogramarse. Esto significa que los cirujanos pueden ajustar la precisión con la que se ajusta el dispositivo alrededor de un nervio hasta obtener los mejores resultados para registrar y estimular el nervio”, añade Dong.
Estos manguitos, conocidos como microelectrodos electroquímicamente activados para interfaces nerviosas periféricas mínimamente invasivas, son fabricados utilizando técnicas estándar de fotolitografía, donde se deposita una capa de polímero conductor en sustratos de silicio a través de deposición química de vapor. Posteriormente, esta capa se recubre con un fotorresistente y se expone a luz ultravioleta para definir la estructura del microelectrodo. La capacidad de controlar la conformación y la función de estos microelectrodos a nivel microscópico permite una interfaz precisa y eficiente con los nervios periféricos.
"La capacidad de fabricar un implante que pueda cambiar de forma mediante activación eléctrica abre una gama de posibilidades futuras"
"La capacidad de fabricar un implante que pueda cambiar de forma mediante activación eléctrica abre una gama de posibilidades futuras para tratamientos altamente específicos", afirma Malliaras. "En el futuro, podríamos tener implantes que puedan moverse por el cuerpo, o incluso hasta el cerebro; te hace soñar cómo podríamos utilizar la tecnología para beneficiar a los pacientes en el futuro", añade.
Los resultados obtenidos en modelos animales demuestran la viabilidad y eficacia de estos instrumentos nerviosos en la formación y mantenimiento de una interfaz bioelectrónica confiable con los nervios periféricos. “Con este enfoque, podemos llegar a nervios que son difíciles de alcanzar mediante cirugía abierta, como los nervios que controlan el dolor, la visión o la audición, pero sin la necesidad de implantar nada dentro del cerebro”, dijo el coautor Dr. Damiano Barone de Cambridge, en el departamento de Neurociencias Clínicas.
Además, la disponibilidad de los datos respaldando los hallazgos de este estudio garantiza la transparencia y reproducibilidad de la investigación. Todos los datos están disponibles en el artículo y su información complementaria, así como a través del autor correspondiente previa solicitud razonable.