Los microelectrodos se pueden usar para la medición directa de señales eléctricas en el cerebro o el corazón. Sin embargo, estas aplicaciones requieren materiales blandos. Con los métodos existentes, la conexión de electrodos a dichos materiales plantea desafíos importantes. Un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUMahora ha logrado imprimir electrodos directamente sobre varios sustratos blandos.
Los investigadores de TUM y Forschungszentrum Jülich se han unido con éxito para realizar la impresión por inyección de tinta en un oso de goma. Esto puede parecer inicialmente como científicos en juego, pero de hecho puede indicar el camino hacia cambios importantes en el diagnóstico médico. Por un lado, no fue una imagen o logotipo que el equipo del profesor Bernhard Wolfrum depositó en el caramelo masticable, sino más bien una matriz de microelectrodos. Estos componentes, compuestos por una gran cantidad de electrodos, pueden detectar cambios de voltaje resultantes de la actividad en neuronas o células musculares,por ejemplo.
Segundo, los ositos de goma tienen una propiedad que es importante cuando se usan matrices de microelectrodos en las células vivas: son suaves. Las matrices de microelectrodos han existido durante mucho tiempo. En su forma original, consisten en materiales duros como el silicio. Esto da como resultadoen varias desventajas cuando entran en contacto con células vivas. En el laboratorio, su dureza afecta la forma y organización de las células, por ejemplo. Y dentro del cuerpo, los materiales duros pueden desencadenar inflamación o la pérdida de las funciones de los órganos.
creación rápida de prototipos con impresoras de inyección de tinta
Cuando los conjuntos de electrodos se colocan en materiales blandos, se evitan estos problemas. Esto ha provocado una investigación intensiva sobre estas soluciones. Hasta ahora, la mayoría de las iniciativas han utilizado métodos tradicionales, que requieren mucho tiempo y requieren acceso a costosos laboratorios especializados ".si imprime los electrodos, puede producir un prototipo de forma relativamente rápida y económica. Lo mismo se aplica si necesita reelaborarlo ", dice Bernhard Wolfrum, profesor de Neuroelectrónica en TUM." La creación rápida de prototipos de este tipo nos permite trabajar en un sistema completamente nuevoformas."
Wolfrum y su equipo trabajan con una versión de alta tecnología de una impresora de inyección de tinta. Los electrodos se imprimen con tinta a base de carbón. Para evitar que los sensores capten señales extraviadas, se agrega una capa protectora neutral a las rutas de carbón.
Materiales para diversas aplicaciones
Los investigadores probaron el proceso en varios sustratos, incluido el PDMS polidimetilsiloxano, una forma blanda de silicio, agarosa, una sustancia comúnmente utilizada en experimentos de biología, y finalmente varias formas de gelatina, incluido un oso gomoso que fueprimero se derritió y luego se dejó endurecer. Cada uno de estos materiales tiene propiedades adecuadas para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, los implantes recubiertos de gelatina pueden reducir las reacciones no deseadas en el tejido vivo.
A través de experimentos con cultivos de células, el equipo pudo confirmar que los sensores proporcionan mediciones confiables. Con un ancho promedio de 30 micrómetros, también permiten mediciones en una sola célula o solo en unas pocas células. Esto es difícil de lograr con un sistema establecidométodos de impresión.
"La dificultad está en ajustar todos los componentes, tanto la configuración técnica de la impresora como la composición de la tinta", dice Nouran Adly, el primer autor del estudio ". En el caso de PDMS, por ejemplo, tuvimos que usar un pretratamiento que desarrollamos solo para que la tinta se adhiriera a la superficie "
amplia gama de aplicaciones potenciales
Los conjuntos de microelectrodos impresos en materiales blandos podrían usarse en muchas áreas diferentes. Son adecuados no solo para la creación rápida de prototipos en la investigación, sino que también podrían cambiar la forma en que se trata a los pacientes ". En el futuro, podrían usarse estructuras blandas similares para monitorearel nervio o el corazón funcionan en el cuerpo, por ejemplo, o incluso sirven como marcapasos ", dice el profesor Wolfrum. Actualmente está trabajando con su equipo para imprimir conjuntos de microelectrodos tridimensionales más complejos. También están estudiando sensores imprimibles que reaccionanselectivamente a sustancias químicas, y no solo a fluctuaciones de voltaje.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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