por la Universidad de Michigan
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ANN ARBOR, Mich.– Los científicos de la Universidad de Michigan han creado implantes cerebrales que pueden registrar con más claridad las señales de las neuronas circundantes. Los resultados de este trabajo podrían, eventualmente, llevar a tratamientos más eficaces de los trastornos neurológicos tales como las lesiones de la médula espinal y la parálisis.
Los electrodos neurales deben funcionar por períodos de algunas horas o de varios años. Cuando se implantan los electrodos el cerebro reacciona, primero, a la lesión aguda con una respuesta inflamatoria. Luego el cerebro se acomoda a una respuesta de curación de la herida o crónica.
Es durante esta respuesta secundaria que el tejido cerebral comienza a encapsular el electrodo y le aísla de la comunicación con las neuronas circundantes.
Los nuevos implantes cerebrales desarrollados en la Universidad de Michigan están recubiertos con nanotubos hechos de poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT), un polímero biocompatible y conductor de electricidad que ha mostrado que registra las señales neurales mejor que los electrodos metálicos convencionales.
Los investigadores encontraron que los tubos PEDOT realzan la actividad de alta calidad de la unidad (una relación de 4 de señal a ruido) en un 30 por ciento más que los sitios no recubiertos. También determinaron que, sobre la base de datos de impedancia in vivo los nanotubos PEDOT podrían usarse como un método novedoso para biosensores que indiquen la transición entre la respuesta aguda y la crónica en el tejido cerebral.
Los resultados se describen en el artículo de portada de la edición del 5 de octubre de la revista Advanced Materials. El artículo se titular: Interfacing Conducting Polymer Nanotubes with the Central Nervous System: Chronic Neural Recording using Poly(3-4-ethylenedioxythiophene) Nanotubes”.
“Los microelectrodos implantados en el cerebro se usan cada vez más para el tratamiento de los trastornos neurológicos. Además estos electrodos capacitan los aparatos neuroprostéticos que podrían devolver la funcionalidad a los individuos con lesiones de la médula espinal y enfermedades neurodegenerativas”, dijo Mohammad Reza Abidian, investigador doctorado que trabaja con el profesor Daryl Kipke en el Laboratorio de Ingeniería Neural, en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la UM.
“Sin embargo la aplicación crónica de electrodos neurales robustos y confiables sigue siendo un reto”, dijo Abidian.
En el experimento los investigadors implantaron dos microelectrodos neurales en los cerebros de tres ratas. Se fabricaron nanotubos PEDOT en la superficie los sitios alternados de registro usando un método de templado de nanofibra. Los investigadores vigilaron en el curso de siete semanas la impedancia eléctrica de los sitios de registro y midieron la calidad de las señales de registro.
Los nanotubos PEDOT en el recubrimiento permiten que los electrodos operen con menos resistencia eléctrica que los actuales sitios de electrodos metálicos, lo cual significa que pueden comunicarse más claramente con neuronas individuales.
“Los polímeros conductores son biocompatibles y tienen conductividad tanto electrónica como iónica”, dijo Abidian. “Por lo tanto estos materiales son buenos candidatos para las aplicaciones biomédicas tales como los interfaces neurales, los biosensores y los sistemas de administración de medicamentos”.
En los experimentos los investigadores de Michigan aplicaron nanotubos PEDOT al micro electrodos proporcionados por el Centro para la Tecnología de Comunicación Neural, de la Universidad de Michigan. Los recubrimientos de nanotubos PEDOT se desarrollarán en el laboratorio de David C. Martin, con el ahora profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales, ciencia e ingeniería macromolecular, e ingeniería biomédica. Martin es actualmente titular de la cátedra Kart W. Böer y Director del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Delaware.
Martin es también como fundador y jefe científico de Biotectix, una compañía surgida y separada de la Universidad de Michigan con sede en Ann Arbor. La empresa trabaja en la comercialización de recubrimientos basados en polímeros conductores para una variedad de aparatos e instrumentos biomédicos.
En experimentos anteriores Abidian y sus colegas han demostrado que los nanotubos PEDOT pueden ser portadores de compuestos médicos para impedir la encapsulación.
“Este estudio abre la agenda para electrodos de registro inteligentes que puedan administrar medicamentos que alivien la respuesta de encapsulación del sistema de inmunidad”, dijo Abidian.
La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército, el Centro para Tecnología de Comunicación Neural y los Institutos Nacionales de Salud.
