La tecnología ‘Cyborg’ podría permitir nuevos diagnósticos, la fusión de humanos e IA

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La tecnología ‘Cyborg’ podría permitir nuevos diagnósticos, la fusión de humanos e IA

Aunque los verdaderos «cyborgs», en parte seres humanos y en parte robóticos, son ciencia ficción, los investigadores están dando pasos para integrar la electrónica con el cuerpo. Dichos dispositivos podrían monitorear el desarrollo de tumores o reemplazar los tejidos dañados. Pero conectar la electrónica directamente a los tejidos humanos del cuerpo es un gran desafío. Ahora, un equipo informa nuevos recubrimientos para componentes que podrían ayudarlos a adaptarse más fácilmente a este entorno.

“Tuvimos la idea de este proyecto porque estábamos tratando de interconectar microelectrodos inorgánicos rígidos con el cerebro, pero los cerebros están hechos de materiales orgánicos, salados y vivos”, dice David Martin, Ph.D., quien dirigió el estudio. «No estaba funcionando bien, así que pensamos que debe haber una mejor manera».

Misterios y conspiraciones

Modelo molecular de PEDOT con maleimida; Los átomos de carbono son grises, los oxígenos rojos, los nitrógenos azules, los azufres amarillos y los hidrógenos blancos. Crédito de la imagen: David Martin, Universidad de Delaware.

Los materiales microelectrónicos tradicionales, como el silicio, el oro, el acero inoxidable y el iridio, provocan 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 razonaron que un recubrimiento podría ayudar.

“Empezamos a buscar materiales electrónicos orgánicos como polímeros conjugados que se usaban en dispositivos no biológicos”, dice Martin, que trabaja en la Universidad de Delaware. «Encontramos un ejemplo químicamente estable que se vendió comercialmente como revestimiento antiestático para 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, por lo que cuando están en funcionamiento, tanto los electrones como los iones se mueven». El polímero, conocido como 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, poniendo diferentes grupos funcionales en PEDOT. La adición de un sustituyente de ácido carboxílico, aldehído o maleimida al monómero de etilendioxitiofeno (EDOT) brinda a los investigadores la versatilidad para crear polímeros con una variedad de funciones.

“La maleimida es particularmente poderosa porque podemos hacer sustituciones químicas de clic para hacer polímeros y biopolímeros funcionalizados”, dice Martin. La mezcla de monómero no sustituido con la versión sustituida con maleimida da como resultado un material con muchas ubicaciones donde el equipo puede unir péptidos, anticuerpos o 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 desarrolló el equipo podría actuar como sensor para detectar la sobreexpresión de VEGF y, por lo tanto, las primeras etapas 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 elaborado un polímero con dopamina, que desempeña un papel en los comportamientos adictivos, así como variantes funcionalizadas con dopamina 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 sería fascinante».

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