Los investigadores japoneses describen un nuevo dispositivo implantable no más grande que el ancho de una moneda que se puede usar para controlar los patrones cerebrales. El dispositivo, que se puede leer en Avances AIP , convierte la luz infrarroja en luz azul para controlar la actividad neuronal y es el biodispositivo óptico inalámbrico más pequeño y ligero que se informa.
Durante siglos, se sabía que las sustancias químicas pueden cambiar el comportamiento neuronal. El campo de la optogenética demostró que el comportamiento neuronal también se puede cambiar con solo luz. Ahora se sabe que la luz puede activar ciertas proteínas en el cerebro para cambiar los patrones cerebrales.En consecuencia, los científicos han implantado dispositivos ópticos para controlar con éxito el comportamiento de los roedores utilizando nada más que la luz de longitudes de onda específicas como estímulo. Sin embargo, los dispositivos a menudo son voluminosos, similares a usar un casco de fútbol americano o algo más pesado, y causan molestias y angustia.los animales.
Takashi Tokuda, profesor asociado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara NAIST, ha estado investigando formas de miniaturizar los dispositivos ópticos implantables.
"El tamaño es siempre el desafío. A nadie le gusta tener implantes grandes", dice.
La miniaturización de dispositivos implantables se ha visto obstaculizada por una dependencia de la electromagnética. En tales dispositivos, tanto el voltaje como la corriente disminuyen con una reducción de tamaño, lo que limita la potencia. Por otro lado, en dispositivos que dependen de la energía fotovoltaica,el voltaje permanece sin cambios a medida que se reduce el tamaño.
El nuevo dispositivo hecho por el equipo de investigación de Tokuda utiliza un semiconductor de óxido de metal complementario que controla la energía fotovoltaica. "Integramos dos conjuntos de células fotovoltaicas en chips semiconductores. Diez células se integraron para alimentar y siete células para polarizar", dijo.
El dispositivo incluye un chip LED InGan, que hace que el dispositivo emita luz azul. Sin embargo, una característica más distintiva del dispositivo es que se puede activar con luz infrarroja. El infrarrojo se usa en muchas terapias de luz, porque puedepenetrar profundamente en el cuerpo, mientras que la luz azul no puede ir mucho más profundo que la superficie. Por lo tanto, el dispositivo puede implantarse varios centímetros en el cuerpo.
a solo 1 mm 3 y 2.3 mg, el volumen y el peso del dispositivo son casi un orden de magnitud que cualquier otro dispositivo reportado, lo que lleva a Tokuda a llamarlo "el estimulador neuronal óptico inalámbrico más pequeño del mundo"
Al mismo tiempo, Tokuda reconoce que el dispositivo necesita modificaciones antes de alcanzar su máximo potencial.
"El dispositivo puede aplicarse solo para estimulaciones de pulso y requiere un tiempo de carga para cada estimulación. La mayoría de la optogenética usa pulsos múltiples. Necesitamos mejorar la recepción de energía y la eficiencia de conversión", dijo.
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Materiales proporcionados por Instituto Nara de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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