Con una bomba de iones microfabricada construida a partir de componentes electrónicos orgánicos, los iones se pueden enviar a las células nerviosas o musculares a la velocidad del sistema nervioso y con la precisión de una sola célula ". Ahora podemos comenzar a desarrollar componentes que hablan el cuerpopropio idioma ", dice Daniel Simon, director de investigación en bioelectrónica del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, Campus Norrköping.
Nuestras células nerviosas y musculares se envían señales entre sí mediante iones y moléculas. Ciertas sustancias, como el neurotransmisor GABA ácido gamma aminobutírico, son importantes sustancias señalizadoras en todo el sistema nervioso central. Hace dieciocho meses, investigadores del Laboratorio deOrganic Electronics demostró una bomba de iones que los investigadores del Instituto Karolinska podrían usar para reducir la sensación de dolor en ratas despiertas que se mueven libremente. La bomba de iones administraba GABA directamente a la médula espinal de la rata. La noticia de que los investigadores podrían administrar elpropios neurotransmisores se publicó en Science Advances y despertó un gran interés en todo el mundo.
El grupo de investigación del Laboratorio de Electrónica Orgánica ha logrado otro avance importante y ha desarrollado una bomba de iones mucho más pequeña y rápida que transmite señales casi tan rápido como las células mismas y con una precisión de la escala de una célula individual.Este resultado también se publica en Science Advances.
"Nuestras hábiles estudiantes de doctorado, Amanda Jonsson y Theresia Arbring Sjöström, han tenido éxito con la última parte importante del rompecabezas en el desarrollo de la bomba de iones. Cuando una señal pasa entre dos sinapsis, toma de 1 a 10 milisegundos, y estamosahora muy cerca de la velocidad del propio sistema nervioso ", dice Magnus Berggren, profesor de electrónica orgánica y director del Laboratorio de Electrónica Orgánica.
"Llegamos a la conclusión de que hemos producido nervios artificiales que pueden comunicarse sin problemas con el sistema nervioso. Después de más de 10 años de investigación, finalmente tenemos todas las partes del rompecabezas en su lugar", dice.
Amanda Jonsson, quien junto con Theresia Arbring Sjöström es la autora principal del artículo en Science Advances, ha desarrollado la bomba de iones para aliviar el dolor como parte de sus estudios de doctorado. Se enorgullece de presentar un disco de vidrio con muchas de las nuevas bombas de iones miniaturizadas.. Algunas bombas tienen solo una salida, pero otras tienen seis salidas de punto diminuto.
"Podemos hacerlos con varias salidas, es tan fácil como hacer una. Y todas las salidas se pueden controlar individualmente. Anteriormente solo podíamos transportar iones horizontalmente y desde todas las salidas al mismo tiempo. Ahora, sin embargo,puede entregar los iones verticalmente, lo que hace que la distancia que tienen que transportar sea tan corta como un micrómetro ", explica.
Todas las salidas de la bomba de iones también se pueden encender o apagar rápidamente con la ayuda de diodos de iones de tamaño micrométrico.
"Los iones se liberan rápidamente mediante una señal eléctrica, de la misma manera que el neurotransmisor se libera en una sinapsis", dice Theresia Arbring Sjöström.
Los componentes electrónicos orgánicos tienen aquí una gran ventaja: pueden conducir tanto iones como electricidad. En este caso, el material PEDOT: PSS permite que las señales eléctricas se conviertan en señales químicas que el cuerpo comprende.
El diodo de iones se ha desarrollado recientemente, al igual que el material que forma la base de la nueva bomba de iones rápida.
"El nuevo material hace posible construir con una precisión y confiabilidad que no era posible en versiones anteriores de la bomba de iones", dice Daniel Simon.
Hasta ahora, la nueva bomba de iones solo se ha probado en el laboratorio. El siguiente paso será probarla con células vivas y los investigadores esperan eventualmente, por ejemplo, aliviar el dolor, detener los ataques epilépticos y reducir los síntomas de la enfermedad de Parkinson., utilizando exactamente la dosis requerida en exactamente las células afectadas. Comunicación utilizando el lenguaje propio de la célula y la propia velocidad de la célula.
La investigación ha sido financiada por la Fundación Knut y Alice Wallenberg, el Consejo de Investigación de Suecia y Vinnova.
Matriz de administración de productos químicos con liberación de neurotransmisores en milisegundos, Amanda Jonsson, Theresia Arbring Sjöström, Klas Tybrandt, Magnus Berggren, Daniel T Simon, Science Advances 2016, DOI 10.1126 / sciadv.1601340
La bomba de iones
La corta distancia que los iones necesitan para ser transportados significa que pueden ser entregados más rápidamente que antes. Cada salida ha sido provista con un electrodo de control hecho de un polímero conductor, lo que significa que pueden ser controlados individualmente. El controlEl electrodo junto con otro material forma un diodo de iones, que evita las fugas un diodo conduce solo en una dirección.
El polímero conductor en el electrodo de control se carga con iones cuando se apaga la bomba. Los iones pueden liberarse rápidamente cuando se recibe una señal eléctrica, de la misma manera que un potencial de acción hace que se libere un neurotransmisor en una sinapsis.La operación se puede repetir muchas veces.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Linköping Universitet . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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