Las fronteras entre biología y tecnología se difuminan rápidamente. Investigadores suecos han logrado cultivar electrodos en tejido vivo y fusionarlos utilizando sustancias corporales.
El resultado allana el camino hacia circuitos electrónicos totalmente integrados en organismos vivos. “Nuestro objetivo es generar electrodos que puedan fusionarse con el sistema neuronal de un ser vivo. Estos componentes electrónicos crean una interfaz perfecta con las células biológicas. Así conseguimos que la electroestimulación y las mediciones sean mucho más eficaces, selectivas y menos invasivas para el paciente. Con el tiempo queremos aplicar estos electrodos al cerebro y otras partes del sistema nervioso para combatir numerosos trastornos neurológicos”, afirma el profesor Magnus Berggren, de la Universidad de Linköping, en una entrevista.
Matar dos pájaros de un tiro
El gel viscoso desarrollado por los investigadores cambia su estructura y se vuelve conductor de la electricidad al entrar en contacto con las sustancias del propio cuerpo. No necesita modificación genética, luz ni electricidad para desencadenar y llevar a cabo este proceso. Los investigadores suecos han sido los primeros del mundo en conseguirlo. “Llevamos décadas intentando hacer electrónica que imite a la naturaleza. Ahora aprovechamos la naturaleza para que haga la electrónica por nosotros. Hemos seleccionado cuidadosamente polímeros (cadenas de moléculas iguales), reticulantes (compuestos que unen dos cadenas de polímeros) y enzimas que puedan ser absorbidas por el organismo”, explica Berggren.
“Durante el diseño, tuvimos en cuenta la biocompatibilidad y la conductividad eléctrica durante la polimerización (la unión de moléculas pequeñas en una cadena larga). Conseguimos fabricar electrodos de alta calidad en el cuerpo de animales, utilizando azúcares naturales (glucosa) como combustible para la polimerización. Al mismo tiempo, los electrodos son mínimamente invasivos para el huésped, dos pájaros de un tiro”, afirma el profesor.
Salvando las distancias
Vincular la electrónica al tejido biológico es importante para comprender funciones biológicas complejas, combatir enfermedades cerebrales y desarrollar futuras interfaces entre humanos y máquinas. Sin embargo, la bioelectrónica convencional tiene un diseño fijo y estático que resulta difícil, si no imposible, de combinar con redes nerviosas biológicas vivas.
El gel inyectable se prueba en un microcircuito. Foto: Thor Balkhed
Para salvar esta brecha entre biología y tecnología, los investigadores han desarrollado un método para generar materiales blandos conductores de la electricidad en tejidos vivos. Para ello, inyectan en un gel enzimas que actúan como “moléculas de ensamblaje”. De este modo, los investigadores lograron cultivar electrodos en tejidos de peces cebra y sanguijuelas. “En nuestro estudio trabajamos principalmente con peces cebra. Los resultados fueron relativamente muy buenos en estos animales. En los animales, una vez completada la polimerización, los electrodos son muy conductores y pueden utilizarse para detectar y estimular la red neuronal, entre otras cosas”, explica Berggren.
Un cóctel de polímeros
“En el pasado, hemos cultivado electrodos en plantas para crear electrodos de detección y estimulación. Con ellos intentábamos influir en la fisiología y las funciones de las plantas. Cuando los aplicamos a animales, nos encontramos con un problema: la polimerización no se producía espontáneamente, mientras que esperábamos que así fuera. Entonces desplegamos un cóctel de monómeros electrónicos, polímeros y enzimas. Esta mezcla emplea la glucosa disponible de forma natural en el animal y, mediante reacciones enzimáticas, polimerización y reticulación, hace que los electrodos crezcan dentro y alrededor de los órganos del animal”, concluye Berggren.
Los resultados del estudio conducen a una forma completamente nueva de concebir la fusión de la biología y la electrónica. Aún quedan bastantes problemas por resolver y se necesita mucho trabajo de laboratorio para implantar esta técnica con seguridad en vertebrados y, con el tiempo, en humanos, pero los hallazgos suecos son un buen punto de partida para futuras investigaciones.