Una forma en forma de cruz ayuda a los electrodos de los dispositivos de neuroestimulación implantables a suministrar más carga a áreas específicas del sistema nervioso, posiblemente prolongando la vida útil del dispositivo, según una investigación publicada en marzo Informes científicos .
La forma, llamada "fractal", sería particularmente útil para estimular áreas más pequeñas, como estructuras cerebrales profundas o la retina, ya que maximiza el perímetro dentro de un área de superficie más pequeña, proporcionando la mayor resolución necesaria para restaurar las funciones corporales y potencialmentepermitiendo que los dispositivos de neuroestimulación duren más tiempo en el cuerpo sin una recarga.
"Existen desafíos para reducir el tamaño de estos electrodos", dijo Hyowon "Hugh" Lee, profesor asistente de ingeniería biomédica. "Si los encoges demasiado pequeños, no puedes inyectar suficiente energía para poder activar elsustrato subyacente "
La industria actualmente produce electrodos circulares o rectangulares para dispositivos de neuroestimulación. "Realmente no hay ninguna razón para mantener estas formas más que el hecho de que facilita las técnicas de fabricación convencionales", dijo Lee. "Pero la microfabricación permite el procesamiento por lotes ofabricación de rollo a rollo aún más escalable, en la que tenemos la libertad de diseño para crear cualquier tipo de diseño de electrodo con alta resolución para mejorar su funcionalidad ".
El laboratorio de Lee experimentó con otras formas que podrían inyectar mejor la carga con limitaciones en el tamaño del electrodo. La forma fractal superó a las formas convencionales y la "serpentina" o forma de serpiente, a pesar de que tiene una relación de perímetro a área de superficie similar a la del fractal.Esto podría deberse a que los patrones repetitivos del diseño fractal facilitan mejor la difusión continua de especies de transferencia de carga, o reactivos, a la superficie del electrodo de platino.
"Cuando tienes mucha más difusión de especies a la superficie, permite una transferencia de carga Faradaica más rápida desde la superficie del electrodo", dijo Lee. La carga alcanza un umbral en las neuronas para activar un potencial de acción o señal electroquímica,para estimular un objetivo.
Debido a que los diseños fractales también presentan una menor impedancia que los electrodos convencionales, podrían permitir que se inyecte más carga en la superficie de un electrodo con el tiempo y extender la vida útil de los dispositivos de neuroestimulación ". Si tiene menos carga, significa que se necesita menos energía para obtenerel mismo efecto, entonces la duración de la batería fija de los dispositivos de estimulación implantables va a mejorar ", dijo Lee.
El siguiente paso es probar la robustez y la longevidad de los electrodos diseñados con fractales en comparación con las formas convencionales. El laboratorio de Lee también está estudiando el uso del diseño fractal para mejorar la sensibilidad en dispositivos como los biosensores ". El objetivo sería un mejor control deestimulación sobre áreas específicas y una terapia más precisa ", dijo Lee.
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Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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