El oro no se transforma fácilmente en hilos largos y finos. Pero investigadores de la Universidad Linköping de Suecia han conseguido crear nanocables de oro y electrodos blandos que pueden fijarse al sistema nervioso. Los electrodos son tan suaves como los nervios, elásticos y conductores de electricidad, y es probable que permanezcan en el cuerpo durante largos períodos de tiempo.
Algunas personas tienen un “corazón de oro”, entonces ¿por qué no “nervios de oro”? En el futuro, tal vez sea posible utilizar este metal precioso en una interfaz suave para conectar dispositivos electrónicos al sistema nervioso con fines médicos. Esta tecnología podría utilizarse para aliviar afecciones como la epilepsia, la enfermedad de Parkinson, los accidentes cerebrovasculares o el dolor crónico. Sin embargo, crear una interfaz donde la electrónica pueda complementar el cerebro u otras partes del sistema nervioso presenta desafíos particulares.
“Los conductores clásicos utilizados en electrónica son metales, que son muy duros y rígidos. Las propiedades mecánicas del sistema nervioso recuerdan más a la gelatina blanda. Para lograr una transmisión precisa de la señal, necesitamos acercarnos mucho a las fibras nerviosas. . en “Pero como el cuerpo está en constante movimiento, lograr un contacto estrecho entre lo duro, lo blando y lo frágil se convierte en un problema”, afirma Klas Tybrand, profesor de ciencia de materiales en el Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, quien dirigió la investigación.
Por ello, los investigadores quieren crear electrodos que tengan una buena conductividad y propiedades mecánicas similares a la suavidad del cuerpo. En los últimos años, varios estudios han demostrado que los electrodos blandos no dañan el tejido tanto como lo hacen los electrodos duros. En una investigación actual publicada en la revista Small, un grupo de investigadores de la Universidad de Linköping han cultivado nanocables de oro (mil veces más delgados que un cabello) y los han incrustado en materiales flexibles para crear microelectrodos blandos.
“Hemos logrado crear un nanomaterial nuevo y mejorado a partir de nanocables de oro combinados con una goma de silicona muy suave. Al trabajarlos juntos se obtiene un conductor con alta conductividad eléctrica. Está hecho de un material muy suave y biocompatible que funciona con el cuerpo. ” dice Klas Tybrandt.
El caucho de silicona se utiliza en implantes médicos, como los implantes mamarios. Los electrodos blandos también incluyen oro y platino, metales que se utilizan comúnmente en dispositivos médicos. Sin embargo, crear nanoestructuras de oro largas y estrechas es muy difícil. Esto ha sido un gran obstáculo hasta ahora, pero los investigadores han descubierto una nueva forma de fabricar nanocables de oro. Y lo hacen utilizando nanocables de plata.
Debido a que la plata tiene propiedades únicas que la convierten en un material excelente para fabricar el tipo de nanocables que imaginan los investigadores, se utiliza en algunos nanomateriales estirables. El problema de la plata es que es químicamente reactiva. Así como los cubiertos de plata se decoloran con el tiempo cuando se producen reacciones químicas en la superficie, la plata de los nanocables se descompone para liberar iones de plata. En concentraciones suficientemente altas, los iones de plata pueden resultar tóxicos para nosotros.
Fue cuando Laura Seufert, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Klas Tybrandt, estaba trabajando para encontrar una manera de sintetizar o “hacer crecer” nanocables de oro que se le ocurrió un nuevo enfoque que abrió nuevas posibilidades. Al principio resultó difícil controlar la forma de los nanocables. Pero luego descubrió un método que dio como resultado cables mucho más suaves. En lugar de intentar desarrollar nanocables de oro desde cero, empezó con nanocables finos hechos de plata pura.
“Dado que es posible fabricar nanocables de plata, aprovechamos esto y utilizamos los nanocables de plata como una especie de plantilla sobre la cual cultivamos oro. El siguiente paso en el proceso es eliminar la plata. Una vez hecho esto, tenemos un material que tiene más del 99% de oro, por lo que resolver el problema de hacer nanoestructuras de oro altas es un poco complicado.
Junto con el profesor Simon Farnbo del Departamento de Ciencias Biomédicas y Clínicas de la Universidad de Linköping, los investigadores detrás del estudio han demostrado que los microelectrodos suaves y flexibles pueden estimular el nervio de una rata y capturar señales del nervio.
En aplicaciones en las que se van a integrar componentes electrónicos blandos en el cuerpo, el material debe durar mucho tiempo, preferiblemente toda la vida. Los investigadores probaron la durabilidad del nuevo material y concluyeron que durará al menos tres años, lo que es mejor que muchos nanomateriales desarrollados hasta ahora.
El equipo de investigación ahora está trabajando para mejorar el material y crear diferentes tipos de electrodos que sean aún más pequeños y puedan entrar en contacto más cercano con las células nerviosas.
Esta investigación ha sido financiada, entre otros, por la Fundación Sueca para la Investigación Estratégica, el Consejo Sueco de Investigación, la Fundación Knut y Alice Wallenberg y el Área de Investigación Estratégica de Materiales Funcionales Avanzados del Gobierno Sueco, AFM, Universidad de Linköping.
