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Una antena implantable

Publicado 19/08/2010 12:01


Un prototipo de biosensor de seda podría algún día alertar a los médicos sobre signos de enfermedad.

La seda y el oro por lo general son una pareja que suele verse en las pasarelas de Milán, aunque ahora se han convertido en los ingredientes principales de un nuevo tipo de biosensor implantable. Los investigadores de la Universidad de Tufts han creado una pequeña antena de seda líquida y oro micro-modelado. La antena está diseñada para detectar proteínas específicas y productos químicos en el cuerpo, y alertar a los médicos de forma inalámbrica sobre signos de enfermedad. Los científicos afirman que el implante podría algún día ayudar a los pacientes con diabetes a hacer un seguimiento de sus niveles de glucosa sin necesidad de ponerse a prueba todos los días.

Según Fiorenzo Omenetto, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Tufts, la seda es una plataforma natural para implantes médicos—es biocompatible, y aunque es delicada y flexible, también es más resistente que el Kevlar. Implantada en el cuerpo, la seda se puede adaptar a cualquier superficie de tejido, y, a diferencia de los implantes convencionales a base de polímeros, podría permanecer en su lugar durante un largo período de tiempo sin efectos adversos. Con anterioridad, Omenetto ya había tomado ventaja de estas propiedades para moldear seda y crear pequeños chips y mallas flexibles, emparejando el material con transistores para hacer un seguimiento de moléculas, y con electrodos para vigilar la actividad cerebral.

En la actualidad Omenetto está explorando la combinación de seda y metamateriales—metales como el oro, el cobre, y la plata manipulados a micro y nanoescala para exhibir características electromagnéticas que no se encuentran normalmente en la naturaleza. Por ejemplo, los científicos han creado metamateriales capaces de actuar como "capas de invisibilidad" mediante la manipulación de metales para curvar la luz completamente alrededor de un objeto, haciéndolo invisible.

Omenetto y su colega Richard Averitt, profesor asociado de física en la Universidad de Boston, utilizaron principios similares para crear un metamaterial sensible no ante la luz visible, sino más bien a las frecuencias más por debajo del espectro electromagnético, dentro del rango de los terahercios. No es coincidencia que las proteínas, enzimas y sustancias químicas en el cuerpo sean naturalmente resonantes a las frecuencias de terahercios, y, según Averitt, cada agente biológico posea su propia "firma" de terahercios.

La ciencia de los terahercios es un campo nuevo y en crecimiento, y varios grupos de investigación están investigando las firmas de "rayos T" de proteínas específicas. Una antena de seda y metamaterial podría algún día recoger estas señales específicas y después enviar una señal inalámbrica a un ordenador, para informar sobre los niveles de componentes químicos y vigilar una enfermedad.

Para crear el módulo de respuesta de la antena, el equipo en primer lugar creó una base biocompatible hirviendo seda y vertiendo la solución líquida en una película de un centímetro cuadrado. Después los investigadores rociaron oro en la película de seda, usando plantillas pequeñas para crear patrones diferentes a lo largo de la película. Cada área de la película responde a una frecuencia de terahercios distinta dependiendo de la forma del patrón de oro. El equipo después envolvió la película estampada en torno a una cápsula para formar una antena.

Para probar su rendimiento, Omenetto y Averitt sometieron a la antena a radiación de terahercios y encontraron que la antena era resonante en frecuencias específicas. Es más, los investigadores implantaron la antena en varias capas de tejido muscular de un cerdo, y aún así detectaron una señal de terahercios.

"Vamos a tratar de detectar más cosas, y quizá colocaremos la antena junto a algo que nos gustaría detectar, como por ejemplo la glucosa", afirma Omenetto. "Vamos a ver si podemos replicar una prueba de principio, y tratar de añadir algo de sentido a la resonancia".

Rajesh Naik, experto en ciencias de los materiales en el Laboratorio de Investigación Air Force de la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson, afirma que la investigación tiene un potencial muy práctico.

"Las proteínas y otras moléculas pueden ser atrapadas en las películas de seda, permitiendo un seguimiento de las reacciones químicas en vivo", afirma Naik. "Otras estructuras de resonancia similares pueden ser modeladas en materiales poliméricos, aunque la seda posee la ventaja adicional de ser biocompatible".

Fuente:

Technology Review

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