Un equipo de ingenieros de la Universidad de Rice ha presentado el primer implante neural que se puede programar y cargar de forma remota con un campo magnético. Un avance que puede hacer posibles dispositivos integrados como una unidad de estimulación de la médula espinal con un transmisor magnético alimentado por batería en un cinturón portátil.
El microsistema integrado, llamado MagNI (para implante neural magnetoeléctrico), incorpora transductores magnetoeléctricos. Estos permiten que el chip obtenga energía de un campo magnético alterno fuera del cuerpo. MagNI apunta a aplicaciones que requieren estimulación eléctrica programable de neuronas, por ejemplo, para ayudar a pacientes con epilepsia o enfermedad de Parkinson.
MagNI podría a ayudar a pacientes con epilepsia o enfermedad de Parkinson
"Esta es la primera demostración de que puede usar un campo magnético para alimentar un implante y también para programar el implante", dijo Kaiyuan Yang, uno de los investigadores encargados de su desarrollo. “Al integrar transductores magnetoeléctricos con tecnologías CMOS (semiconductores complementarios de óxido de metal), proporcionamos una plataforma bioelectrónica para muchas aplicaciones. CMOS es potente, eficiente y económico para tareas de detección y procesamiento de señales".
Asimismo, el investigador señaló que MagNI tiene claras ventajas sobre los métodos de estimulación actuales, que incluyen ultrasonido, radiación electromagnética, acoplamiento inductivo y tecnologías ópticas. "La gente ha estado demostrando estimuladores neuronales en esta escala, e incluso más pequeños”. "El efecto magnetoeléctrico que utilizamos tiene muchos beneficios sobre los métodos convencionales para la transferencia de energía y datos".
Los tejidos no absorben los campos magnéticos como lo hacen otros tipos de señales, y no calentarán tejidos como la radiación electromagnética y óptica o el acoplamiento inductivo. "El ultrasonido no tiene el problema del calentamiento, pero las ondas se reflejan en las interfaces entre diferentes medios, como el cabello y la piel o los huesos y otros músculos".
Debido a que el campo magnético también transmite señales de control, Yang dijo que MagNI también es "libre de calibración y robusto"."No requiere ningún voltaje interno o referencia de tiempo”.
ÉXITO EN RESULTADOS
Los componentes del dispositivo prototipo se encuentran en un sustrato de poliimida flexible con solo tres componentes: una película magnetoeléctrica de 2 por 4 milímetros que convierte el campo magnético en un campo eléctrico, un chip CMOS y un condensador para almacenar energía temporalmente.
El equipo probó con éxito la confiabilidad a largo plazo del chip sumergiéndolo en una solución y probando en aire y Bajar gelatinoso , que emula el ambiente de los tejidos. Además, validaron la tecnología excitando a Hydra vulgaris, una pequeña criatura parecida a un pulpo estudiada por el laboratorio de Robinson . Al restringir la hidra con los dispositivos microfluídicos del laboratorio, pudieron ver señales fluorescentes asociadas con contracciones en las criaturas desencadenadas por el contacto con los chips. El equipo actualmente realiza pruebas in vivo del dispositivo en diferentes modelos.
En la generación actual de chips, la energía y la información fluyen de una sola manera, pero Yang dijo que el equipo está trabajando en estrategias de comunicación bidireccionales para facilitar la recolección de datos de los implantes y permitir más aplicaciones.