Una investigación de la Ohio State University ha descubierto un método para utilizar sensores basados en silicio dentro del cuerpo humano, abriendo la puerta a implantes electrónicos a largo plazo.
La introducción de la electrónica en el cuerpo humano abre un abanico de posibilidades en la materia de salud y curación de disfunciones. Pero los implantes de este tipo presentan dos factores principales que impiden un uso más extendido y frenan la investigación. Por una parte, los dispositivos fabricados no interactúan bien con los fluidos internos y los tejidos de una persona, con lo que su funcionamiento se reduce o se bloquea. El otro inconveniente tiene que ver con el elevado coste de desarrollar implantes adaptados al cuerpo, capaces de seguir activos en un medio de esas características.
La fabricación de implantes se enfrenta a un conflicto, entre la reducción de costes y la adaptabilidad a los tejidos humanos. Normalmente los dispositivos electrónicos se construyen con silicio, un material que no interacciona correctamente con el interior del cuerpo humano. Para mejorar esta relación se está investigando el uso de otros compuestos, pero éstos son más caros y difíciles de obtener. Para solventar el problema, un equipo de la Ohio State University ha probado a cubrir los dispositivos de silicio con una capa de óxido de aluminio.
Los resultados son esperanzadores. Se ha logrado mantener en funcionamiento un pequeño sensor electrónico más de 24 horas desde su introducción en una solución que imita el interior del cuerpo humano. La investigación, publicada en la revista Electronic Letters, está orientada a lograr un instrumento eficaz para vigilar los órganos trasplantados y prevenir con antelación un posible rechazo por parte del paciente. Sin embargo, el trabajo abre la puerta a la consecución de implantes que puedan ser albergados durante periodos de tiempo largos, según indica el profesor de ingeniería eléctrica y computación de la Ohio State University, Paul Berger.
Previendo el rechazo de órganos trasplantados
La investigación se puso en marcha tras una conversación entre el profesor Berger y científicos del departamento de ingeniería biomédica de la Ohio State University. Éstos se encontraban inmersos en un trabajo para detectar la presencia de proteínas que alertan de los primeros síntomas de rechazo con un órgano trasplantado. Para ello habían construido un sensor de nitruro de galio. Habían experimentado con este material debido a las dificultades que presenta el silicio.
Ante la problemática Berger tomó un camino distinto. “Ya tenemos sensores que harían un gran trabajo detectando estas proteínas, pero están hechos de silicio. Así que me pregunté si podríamos crear una capa que protegiera el silicio y le permitiera funcionar mientras estuviera en contacto directo con la sangre, los fluidos corporales o tejidos vivos”, recuerda el profesor.
Berger y su equipo dieron con el óxido de aluminio como compuesto ideal para recubrir un dispositivo de silicio. Una vez diseñados los sensores con la capa adicional los sumergieron en una solución que imita el interior del cuerpo humano hasta 24 horas. Tras retirarlos, les aplicaron un voltaje para saber si seguían funcionando correctamente y así era.
Cuando este tipo de sensores evolucionen para usarse médicamente serán capaces de detectar las proteínas que el cuerpo genera justo al empezar a rechazar el órgano trasplantado. El sensor puede ir en una aguja que se introduce al paciente cerca de la zona. De esta forma un médico podrá tener un información muy valiosa sobre cómo está aceptando el paciente su nuevo órgano. En el caso de que se produzca rechazo existe un margen mucho mayor de maniobra para modificar la dosis de medicamentos.
Las dificultades de los implantes electrónicos
Los implantes electrónicos son capaces de cumplir funciones útiles dentro del cuerpo humano, como la estimulación de ciertos órganos o la monitorización. Una línea de investigación para frenar el Alzheimer consiste en introducir electrodos para favorecer el crecimiento del hipocampo, una zona que se reduce con la enfermedad. La importancia de este tipo de tecnología se ve reducida por las escasas posibilidades de adaptación al cuerpo humano.
La combinación del medio líquido y los tejidos funcionan como un electrolito, repleto de iones libres que se adosan a los dispositivos basados en silicio. Las señales eléctricas que éstos envían se ven interferidas de esta manera. Precisamente la función de la capa protectora de óxido de aluminio es absorber estas partículas, evitando que entren en contacto con el sensor. Además, el material es rígido, por lo que no se adapta bien al interior del cuerpo e incluso puede hacer heridas. De ahí que se esté experimentando con sustitutivos, como el grafeno.
El material prodigio presente en investigaciones de todo tipo se relaciona mucho mejor con tejidos y líquidos internos, gracias a su flexibilidad. Su rendimiento también es considerablemente mayor. El inconveniente, en cambio, es el habitual: el precio. Por ello, el profesor Berger se decidió a darle una oportunidad al silicio. Un elemento con el que se tiene larga experiencia construyendo tecnología y representa una solución barata.
