"En
el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), un equipo de
investigadores está trabajando en implantes neuronales impresos 3D tan
suaves y flexibles como el caucho. Tradicionalmente, los implantes de
cerebro están hechos de metal: este nuevo método permitiría que el
implante cerebral se adapte mejor a los contornos de nuestro cerebro,
evitando así la inflamación y la acumulación de tejido cicatricial. Por
el momento, el equipo todavía está en la fase de prueba. Ya ha
implantado el dispositivo neuronal impreso en 3D hecho de un polímero
conductor en un ratón, y ha podido obtener una imagen precisa de la
actividad del cerebro.
En términos más generales, en el sector médico, y más particularmente en odontología, la fabricación aditiva está ayudando a diseñar implantes
a medida que se adapten mejor a la morfología de cada paciente. Pero
también se puede utilizar a lo largo de la fase de investigación y
desarrollo, para comprender estructuras complejas y facilitar el
despliegue de soluciones. Cuando se trata del estudio del cerebro, por
ejemplo, uno de los órganos vitales más complejos, la impresión 3D puede
ayudar a diseñar dispositivos para estudio, prueba, monitoreo, etc.
El
equipo de Xuanhe Zhao, profesor de ingeniería mecánica e ingeniería
civil y ambiental en el MIT, ha utilizado tecnologías de impresión 3D
para desarrollar implantes de cerebro que fueran flexibles y capaces de
monitorear la actividad del órgano durante largos períodos de tiempo sin
agravar el tejido circundante.
El uso de polímeros en la impresión 3D
En base al hallazgo de que los electrodos e
implantes metálicos no eran adecuados a largo plazo, los investigadores
optaron por un polímero que tenía que ser conductor. Hoy en día, la
mayoría de las soluciones de polímeros conductores disponibles en el
mercado se usan como recubrimientos antiestáticos, es decir, en forma
líquida. Hyunwoo Yuk, un estudiante graduado en el grupo Zhao en el MIT,
agrega: “La forma líquida es principalmente para recubrimientos
homogéneos, y es difícil usar esto para cualquier diseño bidimensional
de alta resolución. En 3D, es imposible”. Por lo tanto, los investigadores tuvieron que desarrollar otra forma, una especie de hidrogel.
El polímero utilizado es un PEDOT:PSS, que es un
material conductor que generalmente se suministra en forma de tinta
líquida azul oscuro. El equipo explica que liofilizaron este material,
eliminando el líquido para obtener una matriz seca de nanofibras
conductoras. Estos se rompen solos, por lo que se han mezclado con un
hidrogel hecho de agua y solvente orgánico. Según el equipo, se
agregaron 5-8% de nanofibras para hacer una pasta similar a la pasta de
dientes. Este grosor permitió extruir y crear los dispositivos impresos
en 3D deseados.
Un dispositivo neuronal impreso en 3D
Para probar su material, el equipo del MIT crearon con impresión 3D
un pequeño electrodo de goma, no más grande que una trozo de confeti.
Consiste en una capa de polímero flexible y transparente sobre la cual
los investigadores extruyeron el polímero conductor en delgadas líneas
paralelas. Todos convergen en un solo punto, lo suficientemente pequeños
como para capturar las señales eléctricas de una neurona
(aproximadamente 10 micras de ancho).
Este electrodo se implantó en el
cerebro de un ratón: el equipo pudo capturar con éxito una de sus
neuronas y, por lo tanto, controlar su actividad cerebral. El profesor
Zhao explica: “Tradicionalmente, los electrodos son cables de metal
rígidos, y una vez que ocurren las vibraciones, estos electrodos de
metal podrían dañar el tejido. Hemos demostrado que ahora se puede
insertar una sonda de gel en lugar de una aguja. Además, la sensibilidad
de este electrodo es mayor”.
Además de la sonda neural, el equipo también hizo
una matriz de electrodos múltiples: un pequeño cuadrado de plástico del
tamaño de un post-it, impreso con electrodos muy delgados. Todas estas
pruebas podrían ser útiles para adaptar terapias e implantes cerebrales a
largo plazo para una variedad de trastornos neurológicos. En cualquier
caso, este es un caso de aplicación prometedor para el estudio del
cerebro. Puedes encontrar más información del proyecto aquí." (Imprimalia, 02/06/20)
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