Los implantes electrónicos son, ya no solo el futuro, sino el presente del tratamiento de diversas patologías. Problemas cardiacos, párkinson, lesiones medulares, síndrome de Tourette, depresión o problemas auditivos se ven actualmente beneficiados por chips o dispositivos que dan soluciones a las dificultades que estas patologías provocan en el paciente. Productos con electrodos que generan electricidad para mantener el ritmo de latidos, o que desfibrila en corazones que sufren una parada. También que mandan señales a las neuronas para detener impulsos o movimientos.
Estos electrodos son metálicos, lo que a veces puede producir complicaciones como infecciones. Ante este problema, investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han desarrollado una interfaz para estos dispositivos que no llevan metal, que son imprimibles e incluso suaves, lo que elimina la dureza que caracteriza a algunos productos, como puede ser un implante coclear.
“Funciona como electrodos de metal, pero está hecho de geles que son similares a nuestros cuerpos y con un contenido de agua similar"
¿En qué consiste exactamente? Según explica en nota de prensa Hyunwoo Yuk, desarrollador del material y cofundador de SanaHeal, una startup dedicada a dispositivos médicos, este material “funciona como electrodos de metal, pero está hecho de geles que son similares a nuestros cuerpos y con un contenido de agua similar”. En resumen, “es como un tejido o nervio artificial”.
UN POLÍMERO ESPECIAL
Este material similar a la gelatina es en realidad un polímero “especial”, ya que, a diferencia de la mayoría de estos elementos, permite pasar electrones a través de su masa. Como publicaron en mayo en Nature Materials, este producto se ha intentado utilizar para el desarrollo de películas y parches conductores de electricidad mezclados con hidrogel. Sin embargo, estos dispositivos eran “demasiado débiles y quebradizos”.
“En los materiales de gel, las propiedades eléctricas y mecánicas siempre luchan entre sí”, dice Yuk. Según la teoría de la física, si se mejoran las propiedades eléctricas de un gel, se deben sacrificar las propiedades mecánicas y viceversa. Sin embargo, “en realidad, necesitamos ambos: un material debe ser conductor, y también elástico y robusto”, añade el investigador.
La nueva interfaz funciona por separación de fases, un estado en el que a través de hebras de polímeros e hidrogel se conduce la electricidad y la resistencia
Para dar respuesta a este desafío los autores se dieron cuenta de que la mezcla de hidrogel y el polímero debía ser de una manera determinada: no al azar, ni una más u otra menos, sino con cantidades que hicieran que ambos ingredientes se repelan ligeramente. Conocido como separación de fases este estado permite a los ingredientes generar hebras que se unen entre ellas. Las de polímero conducen la electricidad, mientras que las del hidrogel transmiten la resistencia.
Sobre este material los autores imprimieron el patrón de tinta que imita a los electrodos metálicos. “Podemos personalizar geometrías y formas, lo que facilita la fabricación de interfaces eléctricas para todo tipo de órganos", señala el primer autor, Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica y de ingeniería civil y ambiental en el MIT. Cuando lo probaron en el corazón, el nervio ciático y la médula espinal en un modelo de ratón el dispositivo se mantuvo estable durante los dos meses de estudio, produciendo bajos niveles de inflamación o cicatrización.
“Nuestro hidrogel minimiza las complicaciones y los efectos secundarios de los dispositivos actuales”, indica Yuk. Algún día, esperan los investigadores, este hidrogel de polímero puede sustituir a los metales utilizados como electrodos para diversas aplicaciones. "Creemos que, por primera vez, tenemos un electrodo resistente, robusto, similar a la gelatina, que potencialmente puede reemplazar al metal, la cerámica o el vidrio para estimular los nervios y hacer una interfaz con el corazón, el cerebro y otros órganos del cuerpo, más duradera tiempo", concluye Zhou.