Aunque los verdaderos "cyborgs", en parte seres humanos, en parte seres robóticos, son ciencia ficción, los investigadores están tomando medidas para integrar la electrónica con el cuerpo. Dichos dispositivos podrían monitorear el desarrollo de tumores o reemplazar los tejidos dañados. Pero conectar la electrónica directamentea los tejidos humanos en el cuerpo es un gran desafío. Ahora, un equipo está informando nuevos revestimientos para componentes que podrían ayudarlos a encajar más fácilmente en este entorno.
Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la Reunión y Exposición Virtual de Otoño de 2020 de la American Chemical Society ACS.
"Tuvimos la idea de este proyecto porque estábamos tratando de interconectar microelectrodos inorgánicos rígidos con el cerebro, pero los cerebros están hechos de materiales vivos orgánicos, salados", dice David Martin, Ph.D., quien dirigió elestudiar. "No estaba funcionando bien, así que pensamos que debe haber una mejor manera".
Los materiales microelectrónicos tradicionales, como el silicio, el oro, el acero inoxidable y el iridio, causan cicatrices cuando se implantan. Para aplicaciones en tejido muscular o cerebral, las señales eléctricas deben fluir para que funcionen correctamente, pero las cicatrices interrumpen esta actividad. Los investigadores razonaronque un recubrimiento podría ayudar.
"Empezamos a buscar materiales electrónicos orgánicos como polímeros conjugados que se utilizaban en dispositivos no biológicos", dice Martin, que trabaja en la Universidad de Delaware. "Encontramos un ejemplo químicamente estable que se vendía comercialmente como recubrimiento antiestáticopara pantallas electrónicas ". Después de las pruebas, los investigadores encontraron que el polímero tenía las propiedades necesarias para interconectar el hardware y el tejido humano.
"Estos polímeros conjugados son eléctricamente activos, pero también son iónicamente activos", dice Martin. "Los contraiones les dan la carga que necesitan, de modo que cuando están en funcionamiento, tanto los electrones como los iones se mueven". El polímero, conocidocomo poli 3,4-etilendioxitiofeno o PEDOT, mejoró drásticamente el rendimiento de los implantes médicos al reducir su impedancia de dos a tres órdenes de magnitud, aumentando así la calidad de la señal y la vida útil de la batería en los pacientes.
Desde entonces, Martin ha determinado cómo especializar el polímero, colocando diferentes grupos funcionales en PEDOT. Agregar un sustituyente de ácido carboxílico, aldehído o maleimida al monómero de etilendioxitiofeno EDOT da a los investigadores la versatilidad para crear polímeros con una variedad de funciones.
"La maleimida es particularmente poderosa porque podemos hacer sustituciones de química de clic para hacer polímeros y biopolímeros funcionalizados", dice Martin. Mezclar monómero no sustituido con la versión sustituida con maleimida da como resultado un material con muchas ubicaciones donde el equipo puede unir péptidos, anticuerposo ADN. "Nombra tu biomolécula favorita y, en principio, puedes hacer una película PEDOT que tenga cualquier grupo biofuncional que te interese", dice.
Más recientemente, el grupo de Martin creó una película PEDOT con un anticuerpo para el factor de crecimiento endotelial vascular VEGF adjunto. El VEGF estimula el crecimiento de los vasos sanguíneos después de una lesión y los tumores secuestran esta proteína para aumentar su suministro de sangre. El polímero que el equipo desarrolló podríaactuar como un sensor para detectar la sobreexpresión de VEGF y, por lo tanto, las etapas tempranas de la enfermedad, entre otras aplicaciones potenciales.
Otros polímeros funcionalizados tienen neurotransmisores, y estas películas podrían ayudar a detectar o tratar trastornos del cerebro o del sistema nervioso. Hasta ahora, el equipo ha creado un polímero con dopamina, que desempeña un papel en las conductas adictivas, así como también funcionalizado con dopamina.variantes del monómero EDOT. Martin dice que estos materiales híbridos biológico-sintéticos podrían algún día ser útiles para fusionar la inteligencia artificial con el cerebro humano.
En última instancia, dice Martin, su sueño es poder adaptar cómo se depositan estos materiales en una superficie y luego ponerlos en el tejido de un organismo vivo ". La capacidad de realizar la polimerización de forma controlada dentro de un organismo vivo seríaser fascinante. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Química Estadounidense . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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