El oro no se presta fácilmente a ser transformado en hilos largos y finos, pero los investigadores de la Universidad de Linköping (Suecia) han logrado crear nanocables de oro y desarrollar electrodos blandos que se pueden conectar al sistema nervioso. Los electrodos son blandos como los nervios, elásticos y conductores de electricidad, y se prevé que duren mucho tiempo en el cuerpo.
Algunas personas tienen un «corazón de oro», ¿por qué no «nervios de oro»? En el futuro, podría ser posible utilizar este metal precioso en interfaces blandas para conectar dispositivos electrónicos al sistema nervioso con fines médicos. Esta tecnología podría utilizarse para aliviar afecciones como la epilepsia, la enfermedad de Parkinson, la parálisis o el dolor crónico. Sin embargo, la creación de una interfaz en la que los dispositivos electrónicos puedan conectarse al cerebro u otras partes del sistema nervioso plantea desafíos especiales.
«Los conductores clásicos que se utilizan en electrónica son los metales, que son muy duros y rígidos. Las propiedades mecánicas del sistema nervioso recuerdan más a las de la gelatina blanda. Para conseguir una transmisión precisa de la señal, necesitamos acercarnos mucho a las fibras nerviosas en cuestión, pero como el cuerpo está en constante movimiento, conseguir un contacto cercano entre algo duro y algo blando y frágil se convierte en un problema», explica Klas Tybrandt, catedrático de Ciencia de los Materiales en el Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping, que dirigió la investigación.
Por ello, los investigadores quieren crear electrodos que tengan una buena conductividad y propiedades mecánicas similares a las de la suavidad del cuerpo. En los últimos años, varios estudios han demostrado que los electrodos blandos no dañan tanto los tejidos como los electrodos duros. En el estudio actual, publicado en la revista Small, un grupo de investigadores de la Universidad de Linköping ha desarrollado nanocables de oro, mil veces más finos que un cabello, y los ha incorporado a un material elástico para crear microelectrodos blandos.
«Hemos conseguido crear un nuevo y mejor nanomaterial a partir de nanocables de oro combinados con una goma de silicona muy blanda. Al conseguir que estos elementos trabajen juntos, hemos obtenido un conductor con una alta conductividad eléctrica, muy blando y fabricado con materiales biocompatibles que funcionan con el organismo», afirma Klas Tybrandt.
El caucho de silicona se utiliza en implantes médicos, como los implantes mamarios. Los electrodos blandos también incluyen oro y platino, metales que son comunes en los dispositivos médicos para uso clínico. Sin embargo, fabricar nanoestructuras de oro largas y estrechas es muy difícil. Hasta ahora esto ha sido un gran obstáculo, pero los investigadores han ideado ahora una nueva forma de fabricar nanocables de oro. Y lo hacen utilizando nanocables de plata.
Como la plata tiene propiedades únicas que la convierten en un material muy bueno para crear el tipo de nanocables que buscan los investigadores, se utiliza en algunos nanomateriales extensibles. El problema con la plata es que es químicamente reactiva. De la misma manera que los cubiertos de plata se decoloran con el tiempo cuando se producen reacciones químicas en la superficie, la plata de los nanocables se descompone y deja escapar iones de plata. En una concentración lo suficientemente alta, los iones de plata pueden ser tóxicos para nosotros.
Fue cuando Laura Seufert, una estudiante de doctorado del grupo de investigación de Klas Tybrandt, estaba trabajando en la búsqueda de una forma de sintetizar, o «cultivar», nanocables de oro, cuando se le ocurrió un nuevo enfoque que abrió nuevas posibilidades. Al principio, era difícil controlar la forma de los nanocables. Pero luego descubrió una forma que dio como resultado cables muy lisos. En lugar de intentar cultivar nanocables de oro desde el principio, comenzó con un nanocable fino hecho de plata pura.
«Como es posible fabricar nanocables de plata, aprovechamos esta posibilidad y utilizamos el nanocable de plata como una especie de plantilla sobre la que hacemos crecer el oro. El siguiente paso del proceso es retirar la plata. Una vez hecho esto, tenemos un material que contiene más del 99 por ciento de oro. Por lo tanto, es un poco complicado sortear el problema de fabricar nanoestructuras de oro estrechas y largas», afirma Klas Tybrandt.
En colaboración con el profesor Simon Farnebo del Departamento de Ciencias Biomédicas y Clínicas de la Universidad de Linköping, los investigadores detrás del estudio han demostrado que los microelectrodos suaves y elásticos pueden estimular un nervio de rata y también capturar señales del nervio.
En aplicaciones en las que la electrónica blanda se va a integrar en el cuerpo, el material debe durar mucho tiempo, preferiblemente toda la vida. Los investigadores han probado la estabilidad del nuevo material y han llegado a la conclusión de que durará al menos tres años, lo que es mejor que muchos de los nanomateriales desarrollados hasta ahora.
El equipo de investigación está trabajando ahora en refinar el material y crear diferentes tipos de electrodos que sean aún más pequeños y puedan entrar en contacto más cercano con las células nerviosas.
La investigación ha sido financiada con el apoyo de, entre otros, la Fundación Sueca para Investigación Estratégica, el Consejo Sueco de Investigación, la Fundación Knut y Alice Wallenberg y a través del área de investigación estratégica del Gobierno sueco en materiales funcionales avanzados, AFM, en la Universidad de Linköping.
