ANN ARBOR, Michigan.— Los ingenieros biomédicos y de materiales de la Universidad de Michigan han desarrollado un revestimiento con nanotecnología para electrodos neurales que ayuda a que estos operen por más tiempo, lo cual podría llevar a mejores implantes para el tratamiento de la sordera, la parálisis, la ceguera, la epilepsia y el mal de Parkinson.

Actualmente estos implantes se usan con bastante frecuencia para el tratamiento del mal de Parkinson, la depresión y la epilepsia. Los implantes cerebrales operan ya sea estimulando las neuronas con pulsos eléctricos que superan las señales propias del cerebro, o registrando lo que transmiten las neuronas que funcionan a partes que no funcionan del cerebro y reencaminando esa señal.

En electrodos colocados en el cuero cabelludo y la superficie del cerebro dan paso a microelectrodos que penetran en el cerebro y que pueden comunicarse con las neuronas individuales, ofreciendo la esperanza de obtener un control más preciso de las señales.

En los últimos años, investigadores de instituciones han demostrado que estos microelectrodos implantados pueden ayudar a una persona paralizada a utilizar el pensamiento para controlar un ratón de ordenador y mover una silla de ruedas. Los investigadores de la Universidad de Michigan dicen que el nuevo revestimiento puede mejorar de inmediato la mayoría de estos microelectrodos.

Mohammad Reza Abidian, un investigador post-doctoral en el Departamento de Ingeniería Biomédica, uno de los desarrolladores del nuevo revestimiento, dice que la fiabilidad de los microelectrodos que penetran en el cerebro con frecuencia comienzan a disminuir después de que estar en el lugar por unos pocos meses.

Recientemente un grupo de investigadores en la Universidad Brown demostró un tipo de implantes que permitiría que una persona paralizada use sus pensamientos para controlar un "ratón" de computadora y para mover una silla de ruedas. Es este tipo de micro electrodo, diseñado para el registro neural local, que según los investigadores de la U. M. podría beneficiarse inmediatamente con el recubrimiento que han desarrollado.

Mohammad Reza Abidian, investigador del posgrado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la U. M., quien se cuenta entre los científicos que desarrollaron el nuevo recubrimiento, dice que la generación actual de micro electrodos diseñados para registro neural local puede operar sólo por algunos meses cada vez.

"Uno quiere que puedan usarse al menos por un par de años", dijo Abidian. "La tecnología actual no permite esto en la mayoría de los casos debido a la forma en que los tejidos del cerebro responden a los implantes. La meta es incrementar su eficiencia y su vida útil".

El nuevo recubrimiento que Abidian y sus colegas desarrollaron está hecho de tres componentes que, juntos, permiten que los electrodos se relacionen con el cerebro de forma más fluida. El recubrimiento está hecho de un polímero especial de nanoescala que conduce electricidad llamado PEDOT; una cubierta natural gelatinosa llamada hidro gelatina alignata, y nanofibras el biodegradables cargadas con un medicamento antiinflamatorio de liberación controlada.

El polímero PEDOT en el recubrimiento permite que los electrodos operen con menos resistencia eléctrica que los modelos actuales, lo cual significa que pueden comunicarse más claramente con las neuronas individuales.

La hidro gelatina alignata, derivada parcialmente de algas, da a los electrodos propiedades mecánicas más similares al tejido cerebral real que la tecnología actual. Esto significa que los electrodos neurales recubiertos causarían menos daño al tejido.

Las nanofibras el biodegradables cargadas con medicamento combaten el “encapsulamiento” que ocurre cuando el sistema de inmunidad ordena al cuerpo que envuelva los materiales foráneos. El encapsulamiento es otra de las razones por las cuales estos electrodos dejan de funcionar apropiadamente. Las nanofibras combaten esta respuesta bien porque trabajan con la hidro gelatina alignata liberando los medicamentos antiinflamatorios de una manera controlada y sostenida a medida que las nanofibras mismas se desintegran.

"Hemos puesto estos tres elementos en un solo recubrimiento que puede aplicarse a los micro electrodos neurales", dijo Abidian.

En estos experimentos los investigadores de la Universidad de Michigan aplicaron su recubrimiento a micro electrodos proporcionados por el Centro de Tecnología de Comunicación Neural, de la U. M..

Un artículo sobre esta investigación, titulado “Multifunctional Nanobiomaterials for Neural Interfaces”, se publica en la revista Advanced Functional Materials. Es el artículo de tapa en la edición del 24 de febrero.

El coautor con Abidian es David Martin, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales; Ingeniería Biomédica , y Ciencia e Ingeniería Macromolecular.

Biotectix, una compañía surgida de la UM y fundada por Martin, trabaja activamente para comercializar recubrimientos relacionados con los mencionados en este artículo.

Esta investigación tiene apoyo de los Institutos Nacionales de Salud, l La Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria en la oficina de Investigación del Ejército, y financiación del Colegio de Investigación de Ingeniería Translacional.

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