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Investigadores suecos han logrado fabricar bioelectrónica directamente en el cerebro, el corazón y en las aletas de peces cebra, así como en el sistema nervioso de sanguijuelas. Los autores señalan que el nuevo método allana el camino para la producción in vivo de circuitos electrónicos totalmente integrados en tejidos de seres vivos.
Un equipo científico de las universidades suecas de Linköping, Lund y Gotemburgo ha logrado cultivar electrodos en tejidos vivos utilizando las moléculas del organismo como activadores. Los resultados, publicados en Science, allanan el camino para la fabricación de circuitos electrónicos totalmente integrados en organismos vivos, según los autores.
“Durante varias décadas hemos intentado crear electrónica que imitara la biología. Ahora dejamos que la biología cree la electrónica por nosotros”, comenta el líder del trabajo Magnus Berggren, de la Universidad de Linköping.
Vincular la electrónica al tejido biológico es importante para comprender funciones biológicas complejas, combatir enfermedades cerebrales y desarrollar futuras interfaces entre el hombre y la máquina.
Sin embargo, la bioelectrónica convencional tiene un diseño fijo y estático que resulta difícil, si no imposible, de combinar con señales de sistemas biológicamente vivos, señala un comunicado de la Universidad de Linköping.
Para salvar esta brecha entre biología y tecnología, los investigadores desarrollaron un método para crear materiales blandos, sin sustrato y conductores electrónicos en tejidos vivos.
Los investigadores de la de la Universidad de Linköping Xenofon Strakosas, Magnus Berggren, Daniel Simon y Hanne Biesmans. / Thor Balkhed
Inyectando un gel que contiene enzimas que actúan como moléculas de ensamblaje, los científicos lograron cultivar electrodos en el tejido de peces cebra y sanguijuelas medicinales.
En concreto, en experimentos realizados en la Universidad de Lund, el equipo logró formar electrodos en el cerebro, el corazón y las aletas caudales del pez cebra y alrededor del tejido nervioso de sanguijuelas. Los animales no sufrieron daños por el gel inyectado ni se vieron afectados por la formación de electrodos.
Según los investigadores, la estructura del gel cambia al estar en contacto con las sustancias del cuerpo, haciéndolo conductor de la electricidad.
Las moléculas endógenas del cuerpo bastan para desencadenar la formación de electrodos. No hay necesidad de modificación genética ni de señales externas, como luz o energía eléctrica, que han sido necesarias en experimentos anteriores.
Este estudio, según sus responsables, allana el camino hacia un “nuevo paradigma en bioelectrónica”. Si antes era necesario implantar objetos físicos para iniciar procesos electrónicos en el cuerpo, en el futuro bastará con inyectar un gel viscoso, afirman.
Los investigadores demuestran además que el método puede dirigir el material conductor electrónico a subestructuras biológicas específicas y crear así interfaces adecuadas para la estimulación nerviosa.
A largo plazo, podría ser posible fabricar circuitos electrónicos totalmente integrados en organismos vivos, aseguran.
“Nuestros resultados abren vías completamente nuevas para pensar en biología y electrónica. Aún nos quedan muchos problemas por resolver, pero este estudio es un buen punto de partida para futuras investigaciones”, subraya Hanne Biesmans, coautora del trabajo.
Referencia:
M. Berggren et al. “Metabolite-induced in vivo fabrication of substrate-free organic bioelectronics”. Science (febrero, 2023)
Estos materiales están compuestos únicamente de proteínas, capaces de entregar de forma prolongada en el tiempo, nanopartículas que pueden dirigirse a células tumorales específicas y destruirlas. Imitan a los gránulos secretores naturales del sistema endocrino y han sido probados con éxito en modelos de ratón con cáncer colorrectal.
Un equipo de la Universidad Rey Juan Carlos está abordando el reto de definir y diseñar cómo se visualizará este gemelo virtual para simular distintos cambios de medicación y de tratamientos en esquizofrenia, ictus y epilepsia.
