Construyen primer sensor inalámbrico del tamaño de motas de polvo en UC Berkeley

Actualizado a las 04/08/2016 - 16:22

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SAN FRANCISCO, 3 ago (Xinhua) -- Los ingenieros de la Universidad de California, conocida como UC Berkeley, han construido el primer sensor inalámbrico del tamaño de motas de polvo que se puede implantar en el cuerpo para monitorizar los nervios internos, músculos u órganos en tiempo real, o para estimular el sistema inmunológico o controlar la inflamación.

Ya reducido a un milímetro cúbico, aproximadamente el tamaño de un grano de arena grande, e implantado en los músculos y los nervios periféricos de ratas, el llamado polvo neural utiliza los ultrasonidos tanto para recargarse como para realizar las mediciones.

El polvo neural contiene un cristal piezoeléctrico que convierte las vibraciones del ultrasonido desde el exterior del cuerpo en electricidad para impulsar un pequeño transistor de a bordo que a su vez está en contacto con una fibra nerviosa o muscular.

Un pico de tensión en la fibra altera el circuito y la vibración del cristal, lo que modifica el eco detectado por el receptor de ultrasonido, que por lo general es el mismo dispositivo que genera las vibraciones, según un comunicado de prensa de UC Berkeley. Este ligero cambio, llamado retrodispersión, permite determinar la tensión.

"Creo que las perspectivas a largo plazo del polvo neural no son exclusivamente dentro de los nervios y el cerebro, sino mucho más amplias," según Michel Maharbiz, profesor asociado de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, uno de los dos autores principales de un estudio publicado el miércoles en la revista Neuron.

"Tener acceso a la telemetría dentro del cuerpo nunca ha sido posible debido a que no ha existido una manera de poner en el cuerpo algo superpequeño y superprofundo. Pero ahora puedo tomar un grano de nada y colocarlo al lado de un nervio o un órgano, el tracto gastrointestinal o un músculo, y leer los datos", subrayó.

En el experimento, los investigadores encendieron los sensores pasivos cada 100 microsegundos con seis pulsos de ultrasonidos de 540 nanosegundos, para darles una lectura continua en tiempo real.

Recubrieron las motas de primera generación - tres milímetros de largo, un milímetro de alto y 4/5 milímetro de espesor- con epoxi de grado quirúrgico, y actualmente están construyendo motas de películas delgadas biocompatibles que potencialmente permanecerán en el cuerpo sin degradación durante una década o más tiempo.

"El objetivo original del proyecto de polvo neural era imaginar la próxima generación de interfaces cerebro-ordenador, y convertirla en una tecnología clínica viable", dijo Ryan Neely, miembro del equipo y especialista en neurociencias.

"Si un paraplégico quiere controlar un ordenador o un brazo robótico, se le implantaría este electrodo en el celebro y le duraría toda la vida", añadió.

El equipo trabaja para miniaturizar aún más el aparato, descubrir más materias biocompatibles y mejorar el transceptor superficial que envía y recibe los ultrasonidos a través de la utilización de la tecnología de dirección del haz para enfocar las ondas del sonido en motas individuales, así como la construcción de pequeñas mochilas para que las ratas lleven el transceptor de ultrasonido que recordará datos de las motas implantadas.

"Lo bueno es que ahora los sensores son lo suficientemente pequeños como para la aplicación en el sistema nervioso periférico, para el control de la vejiga o la supresión del apetito, por ejemplo", dijo el miembro del Instituto de Neurociencia de Helen Wills e investigador principal del estudio, José Carmena.

"La tecnología aún no nos permite alcanzar la meta del tamaño, que es de 50 micrones e ideal para aplicarse en el cerebro y el sistema nervioso central. Una vez que sea comprobado clínicamente, sin embargo, el polvo neural sustituirá los electrodos de alambre", agregó.