El oro blando permite conectar los nervios con ingenios electrónicos
El oro no se presta fácilmente a ser convertido en hilos largos y delgados. Pero investigadores de Suecia han logrado crear nanocables de oro y desarrollar electrodos blandos que se pueden conectar al sistema nervioso. Así, han logrado estimular un nervio de rata y captar sus señales.
Por Karin Söderlund Leifler
Los electrodos blandos desarrollados por el grupo de investigación de Klas Tybrandt, en la Universidad de Linköping, son elásticos para seguir los movimientos del cuerpo sin dañar el tejido. Consisten en hilos extremadamente finos de oro y caucho de silicona blanda. Foto: Thor Balkhed
El oro no se presta fácilmente a ser convertido en hilos largos y finos. Pero investigadores de la Universidad de Linköping, en Suecia, han conseguido crear nanocables de oro y desarrollar electrodos blandos que pueden conectarse al sistema nervioso. Los electrodos son suaves como nervios, elásticos y conductores de la electricidad, y se prevé que duren mucho tiempo dentro del cuerpo.
Algunas personas tienen un corazón de oro, así que ¿por qué no dotarles de nervios de oro? En el futuro, podría ser posible utilizar este metal precioso en interfaces blandas para conectar la electrónica al sistema nervioso con fines médicos. Esta tecnología podría utilizarse para aliviar dolencias como la epilepsia, la enfermedad de Parkinson, la parálisis o el dolor crónico. Sin embargo, crear una interfaz en la que la electrónica pueda encontrarse con el cerebro u otras partes del sistema nervioso plantea retos especiales.
"Los conductores clásicos que se utilizan en electrónica son metales, que son muy duros y rígidos. Las propiedades mecánicas del sistema nervioso recuerdan más a la gelatina blanda —dice Klas Tybrandt, director de la investigación y profesor deCiencia de los Materiales en el Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping. Y añade—: Para obtener una transmisión de señal precisa, necesitamos acercarnos mucho a las fibras nerviosas en cuestión, pero como el cuerpo está en constante movimiento, lograr un contacto cercano entre algo que es duro y algo que es blando y frágil se convierte en un problema".
Nanocables de oro mil veces más finos que un cabello
Por lo tanto, los investigadores quieren crear electrodos que tengan una buena conductividad, así como 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 los electrodos duros.
En el estudio actual, publicado en la revista Small, un grupo de investigadores de la Universidad de Linköping ha desarrollado nanocables de oro, mil veces más delgados que un cabello, y los ha incrustado en un material elástico para crear microelectrodos blandos.
"Hemos conseguido fabricar un nanomaterial nuevo y mejor a partir de nanocables de oro combinados con un caucho de silicona muy blando. El resultado es un conductor de alta conductividad eléctrica, muy blando y hecho de materiales biocompatibles con el organismo", explica Tybrandt.
El caucho de silicona se utiliza en implantes médicos, como los mamarios. Los electrodos blandos también incluyen oro y platino, metales habituales en dispositivos médicos de uso clínico.
Sin embargo, fabricar nanoestructuras de oro largas y estrechas es muy difícil. Esto ha sido hasta ahora un gran obstáculo, pero los investigadores han ideado ahora una nueva forma de fabricar nanocables de oro. Y lo hacen utilizando nanocables de plata.
Klas Tybrandt, profesor de ciencia de los materiales, y Laura Seufert, estudiante de doctorado, en el laboratorio de la Universidad de Linköping. Foto: Thor Balkhed
Como la plata tiene propiedades únicas que la convierten en un material muy bueno para crear el tipo de nanocables que buscan los investigadores, se utiliza en algunos nanomateriales estirables. El problema con la plata es que es químicamente reactiva.
De la misma manera que los cubiertos de plata se decoloran con el tiempo cuando se producen reacciones químicas en la superficie, la plata en los nanocables se descompone para que los iones de plata se escapen. En una concentración lo suficientemente alta, los iones de plata pueden ser tóxicos para nosotros.
Laura Seufert, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Klas Tybrandt, dio con la solución cuando trabajaba en la búsqueda de una forma de sintetizar —o hacer crecer— nanocables de oro. Al principio, era difícil controlar la forma de los nanocables. Pero luego descubrió una manera de hacerlo que dio como resultado unos cables muy suaves. En lugar de tratar de cultivar nanocables de oro desde el principio, comenzó con un nanocable fino hecho de plata pura.
El oro sustituye a la plata
"Como es posible fabricar nanocables de plata, lo aprovechamos y utilizamos el nanocable de plata como una especie de plantilla sobre la que cultivamos oro. El siguiente paso del proceso es eliminar la plata. Una vez hecho esto, tenemos un material que contiene oro en más del 99% —explica Tybrandt. Y continúa—: Es un truco para resolver el problema de fabricar nanoestructuras de oro largas y finas".
Nanohilos de oro suspendidos en el agua. Foto: Thor Balkhed
En colaboración con el profesor Simon Farnebo, del Departamento de Ciencias Biomédicas y Clínicas de la Universidad de Linköping, los investigadores del estudio han demostrado que los microelectrodos blandos y elásticos pueden estimular un nervio de rata, así como captar señales del nervio.
En las aplicaciones en las que la electrónica blanda va a incrustarse en el cuerpo, el material debe durar mucho tiempo, preferiblemente toda la vida. Los investigadores han probado la estabilidad del nuevo material, y han llegado a la conclusión de que durará al menos tres años, lo que es mejor que muchos de los nanomateriales desarrollados hasta ahora.
El equipo de investigación trabaja ahora en el perfeccionamiento del material y en la creación de distintos tipos de electrodos aún más pequeños que puedan entrar en contacto más estrecho con las células nerviosas. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Linköping -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Laura Seufert et al. Stretchable tissue-like gold nanowire composites with long-term stability for neural interfaces. Small (2024). DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202402214
