Los dispositivos electrónicos como los relojes inteligentes que usamos en nuestro día a día tienen la capacidad de medir nuestras pulsaciones, el oxigeno en sangre o incluso realizar un electrocardiograma. Todo ello, gracias a que funcionan convirtiendo las señales basadas en iones del tejido biológico en señales basadas en electrones que se usan en los transistores.
Para remediar esto, los investigadores del MIT desarrollaron polímeros orgánicos que pueden convertir eficientemente señales de tejido biológico en señales electrónicas utilizadas en transistores.
Estos polímeros optimizados pueden aprender y retener estas señales de una manera que imita a las neuronas biológicas, según Aristide Gumyusenge, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de Merton C. Flemings.
“Este comportamiento es clave para la electrónica de próxima generación inspirada en la biología y las interfaces cuerpo-máquina, donde nuestros componentes artificiales deben hablar el mismo idioma que los naturales para una integración perfecta”, dice.
Los resultados fueron publicados en "Rising Stars" de la revista Small
Los dispositivos electrónicos que interactúan directamente con el cuerpo humano deben fabricarse con dispositivos electrónicos livianos, flexibles y biológicamente compatibles. Los materiales de polímeros orgánicos como los OMIEC, que pueden transportar tanto iones como electrones, son excelentes bloques de construcción para los transistores de estos dispositivos.
“Sin embargo, las conductividades iónica y electrónica tienen tendencias opuestas”, explica Gumyusenge. "Es decir, mejorar la absorción de iones generalmente implica sacrificar la movilidad electrónica".
La técnica podría usarse "para establecer una amplia biblioteca de OMIEC... desbloqueando así el cuello de botella actual de un solo material que se adapta a todos" que ahora existe en los dispositivos iónico-electrónicos, dice Gumyusenge.
EFICAZ PARA LA MEMORIA Y EL APRENDIZAJE
La estrategia de diseño de los investigadores del MIT hace posible ajustar la capacidad de un OMIEC para recibir y mantener una carga electroquímica basada en iones. El proceso se parece a lo que sucede con las neuronas biológicas, que utilizan iones para comunicarse durante el aprendizaje y la memoria.
Esto hizo que el equipo de Gumyusenge se preguntara: ¿podrían usarse sus OMIEC en dispositivos que imiten las conexiones sinápticas entre las neuronas del cerebro?
El estudio del MIT mostró que las sinapsis artificiales podrían conducir señales de una manera que se asemeja a la plasticidad sináptica que subyace al aprendizaje, así como un fortalecimiento persistente de la transmisión de señales de la sinapsis que se asemeja al proceso biológico de formación de la memoria.
Algún día, este tipo de sinapsis artificiales podrían formar la base de redes neuronales artificiales que podrían hacer que la integración de la electrónica y la biología sea aún más poderosa, dicen los investigadores.
Por ejemplo, dice Gumyusenge, "materiales como el polímero que informamos son candidatos prometedores para el desarrollo de sistemas de retroalimentación de circuito cerrado", que podrían hacer cosas como monitorizar los niveles de insulina de una persona y administrar automáticamente la dosis correcta de insulina según estos datos.