Bioelectrónica Corporal: 5 Tecnologías Que Podrían Flexionarse Contigo

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A medida que la electrónica "inteligente" se hace más pequeña y más suave, los científicos están desarrollando nuevos dispositivos médicos que podrían aplicarse, o en algunos casos, implantarse en nuestros cuerpos.

No más rupturas difíciles. A medida que la electrónica "inteligente" se hace más pequeña y más suave, los científicos están desarrollando nuevos dispositivos médicos que podrían aplicarse, o en algunos casos, implantarse en nuestros cuerpos. Y, según los expertos, estos dispositivos suaves y elásticos no deberían hacer que su piel se arrastre, porque están diseñados para integrarse perfectamente.

Queremos resolver el desajuste entre la electrónica rígida basada en obleas y el cuerpo humano suave y dinámico, dijo Nanshu Lu, profesor asistente de ingeniería aeroespacial y mecánica de ingeniería en la Universidad de Texas en Austin.

Lu, quien anteriormente estudió con John Rogers, un experto en materiales blandos y electrónica de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, centra su investigación en la bioelectrónica estirable. Lu y sus colegas han inventado un método más barato y rápido para la fabricación de parches electrónicos para la piel, llamados productos electrónicos epidérmicos, que reducen lo que fue un proceso de varios días a 20 minutos. [Los seres humanos biónicos: Top 10 Tecnologías]

Lu habló con WordsSideKick.com sobre la bioelectrónica emergente que es lo suficientemente inteligente y flexible como para combinarse con el cuerpo humano. Aquí hay cinco tecnologías fascinantes que pronto podrían estar (o dentro) de su cuerpo.

Tatuajes temporales inteligentes

"Cuando integras la electrónica en tu piel, te sientes parte de ti", dijo Lu. "No lo sientes, pero sigue funcionando". Esa es la idea detrás de los tatuajes temporales "inteligentes" que John Rogers y sus colegas están desarrollando. Sus tatuajes, también conocidos como biocampos, contienen circuitos flexibles que se pueden alimentar de forma inalámbrica y son lo suficientemente elásticos como para moverse con la piel.

Estos tatuajes inteligentes inalámbricos podrían abordar necesidades clínicamente importantes, pero actualmente no satisfechas, dijo Rogers a WordsSideKick.com. Aunque existen numerosas aplicaciones potenciales, su equipo se centra ahora en cómo se pueden usar los bioestampos para monitorear a los pacientes en unidades de cuidados intensivos neonatales y laboratorios de sueño. MC10, la compañía con sede en Massachusetts Rogers ayudó a comenzar, está realizando ensayos clínicos y espera lanzar sus primeros productos regulados a finales de este año.

Los nanoingenieros de la Universidad de California, San Diego, han probado un tatuaje temporal que extrae y mide el nivel de glucosa en el líquido entre las células de la piel.

Los nanoingenieros de la Universidad de California, San Diego, han probado un tatuaje temporal que extrae y mide el nivel de glucosa en el líquido entre las células de la piel.

Crédito: Joseph Wang, Universidad de California, San Diego

Sensores bioquímicos montados en la piel.

Otra nueva tecnología de Body-Meld en desarrollo es un sensor bioquímico portátil que puede analizar el sudor a través de dispositivos montados en la piel y enviar información de forma inalámbrica a un teléfono inteligente. Estos sensores futuristas están siendo diseñados por Joseph Wang, profesor de nanoingeniería en la Universidad de California en San Diego, y director del Centro para Sensores de Uso.

"Miramos el sudor, la saliva y las lágrimas para brindar información sobre el rendimiento, el estado físico y el estado médico", dijo Wang a WordsSideKick.com.

A principios de este año, los miembros del laboratorio de Wang presentaron un tatuaje temporal, flexible y de prueba de concepto para diabéticos que podía controlar continuamente los niveles de glucosa sin usar pinchazos con agujas. También dirigió un equipo que creó un sensor de protección bucal que puede verificar los niveles de marcadores de salud que generalmente requieren la extracción de sangre, como el ácido úrico, un indicador temprano de la diabetes y la gota. Wang dijo que el Center for Wearable Sensors está presionando para comercializar estas tecnologías de sensores emergentes con la ayuda de compañías locales e internacionales.

Entrega de medicamentos nanomateriales

Dae-Hyeong Kim, profesor asociado de ingeniería química y biológica en la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, y sus colegas están buscando nanotecnologías para permitir los sistemas biomédicos de próxima generación. La investigación de Kim podría algún día producir productos electrónicos habilitados para nanomateriales para la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos, según Lu. "Él ha hecho memoria elástica, donde puedes almacenar datos sobre el tatuaje", dijo. [10 tecnologías que transformarán tu vida]

En 2014, el grupo de investigación de Kim hizo un parche electrónico elástico y portátil que contiene almacenamiento de datos, herramientas de diagnóstico y medicina. "El parche multifuncional puede monitorear los trastornos del movimiento de la enfermedad de Parkinson", dijo Kim a WordsSideKick.com. Los datos recopilados se registran en la memoria del dispositivo de nanopartículas de oro.

Cuando el parche detecta patrones de temblores, los sensores de temperatura y calor liberan cantidades controladas de medicamentos que se administran a través de nanopartículas cuidadosamente diseñadas, explicó.

Esta malla electrónica a nanoescala se puede inyectar en el tejido cerebral a través de una aguja.

Esta malla electrónica a nanoescala se puede inyectar en el tejido cerebral a través de una aguja.

Crédito: Lieber Research Group, Universidad de Harvard

Monitores cerebrales inyectables.

Aunque existe una tecnología implantable para controlar a los pacientes con epilepsia o daño cerebral, Lu señaló que estos dispositivos aún son afilados y rígidos, lo que hace que el monitoreo a largo plazo sea un desafío. Comparó el tejido cerebral suave con un tazón de tofu constantemente en movimiento. "Queremos algo que pueda medir el cerebro, que pueda estimular el cerebro, que pueda interactuar con el cerebro, sin ningún tipo de esfuerzo o carga mecánica", dijo.

Ingrese a Charles Lieber, profesor de química de la Universidad de Harvard, cuyo grupo de investigación se centra en la ciencia y la tecnología a nanoescala. Los dispositivos de su grupo son tan pequeños que se pueden inyectar en el tejido cerebral a través de una aguja. Después de la inyección, se abre una malla electrónica a nanoescala que puede controlar la actividad cerebral, estimular el tejido e incluso interactuar con las neuronas. "Eso", dijo Lu, "es muy vanguardista".

Dispositivos implantables a largo plazo

El implante de médula espinal e-dura.

El implante de médula espinal e-dura.

Crédito: Laboratorio para interfaces bioelectrónicas blandas, EPFL.

Stéphanie Lacour y Grégoire Courtine, científicos de la Escuela de Ingeniería École Polytechnique Fédérale de Lausanne, anunciaron a principios de 2015 que habían desarrollado un nuevo implante para tratar las lesiones de la médula espinal. El pequeño dispositivo e-Dura se implanta directamente en la médula espinal debajo de su membrana protectora, llamada duramadre. A partir de ahí, puede suministrar estimulación eléctrica y química durante la rehabilitación.

La elasticidad y la biocompatibilidad del dispositivo reducen la posibilidad de inflamación o daño tisular, lo que significa que podría permanecer implantado durante mucho tiempo. Las ratas paralizadas implantadas con el dispositivo pudieron caminar después de varias semanas de entrenamiento, informaron los investigadores en la revista Science.

Lu llamó a e-Dura uno de los mejores estimuladores flexibles implantables a largo plazo. "Muestra las posibilidades de usar dispositivos implantables y flexibles para la rehabilitación y el tratamiento", dijo.

Mientras tanto, las tecnologías que replican el toque humano son cada vez más sofisticadas. El profesor de ingeniería química de la Universidad de Stanford, Zhenan Bao, ha pasado años desarrollando pieles artificiales que pueden detectar la presión y la temperatura y curarse a sí mismas. La última versión de su equipo contiene una matriz de sensores que puede distinguir entre las diferencias de presión como un apretón de manos firme o débil.

Lu dijo que ella y sus colegas en este campo altamente multidisciplinario esperan hacer que todos los componentes electrónicos basados ​​en obleas sean más parecidos a los de la epidemia. "Todos esos componentes electrónicos que solían ser rígidos y quebradizos ahora tienen la oportunidad de volverse blandos y flexibles", dijo.

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